[发明专利]一种石墨烯纳米纤维中空过滤棒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯纳米纤维中空过滤棒及其制备方法，石墨烯纳米纤维中空过滤棒包括支撑骨架筒和包覆于支撑骨架筒外的过滤材料层；其特征在于，所述过滤材料层由以下重量份的原料制备而成：石墨烯纳米纤维30.0份～35.0份、聚乳酸纤维8.0份～10.0份、碳酸钙0.8份～1.3份、改性纳米二氧化钛3.2份～3.8份、乙基纤维素2.0份～2.5份。本发明制备的石墨烯纳米纤维中空过滤棒，为中空结构，具有较大的比表面积，具有高效过滤，耐热性好、稳固耐用，安全性高、使用寿命长的特点。

技术领域

本发明涉及中空过滤棒技术领域，具体涉及一种石墨烯纳米纤维中空过滤棒及其制备方法。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对饮用水的水质提出了更高要求，净水过滤器因此得以广泛应用。据了解，传统的净水过滤器中的滤芯主要有三种，第一种是简单混合的颗粒滤材，第二种是挤压成型的颗粒滤材与胶粉混合物，第三种是烧结成型的颗粒滤材和高分子胶粉混合物；这三种滤芯中采用的颗粒滤材的比表面积较小，不能高效的净化水质，而且，不能利用纤维基材料，原材料的限制较大。

利用纳米级的氧化石墨烯制成的石墨烯纳米纤维，具有强度高、韧性好、质量轻的特点，而且具有优良的传热导电性能，分散到材料基体中，使得材料更加坚固，同时具有较大的比表面积，可进一步应用到滤材中，增强过滤效率。

中国专利CN109364582A公开了一种陶瓷纳米纤维中空过滤棒，包括支撑骨架筒、套设于支撑骨架筒外的过滤材料层，所述过滤材料层包括以下重量份的材料：短纤铝纤维50～75重量份、纳米纤维10～30重量份、碳酸钙8～25重量份、粘合剂5～15重量份。但是，此发明陶瓷纳米纤维中空过滤棒的韧性差，力学强度较低，使用寿命较短，还需进一步改进。

中国专利CN108704384A公开了一种净水过滤棒，包括第一管体、第二管体和第三管体；所述第一管体、第二管体和第三管体的材质均为抗菌PVC塑料。净水过滤棒采用抗菌、耐低温、卫生材料，简单，快捷，环保，用于对自来水进行过滤，去除输水管道和蓄水设备中的铁锈、重金属、异味、藻类、细菌、化学残留等。但是，此发明中净水过滤棒的过滤效果较差，过滤棒需要经常更换，成本较高。

因此，本发明提供一种石墨烯纳米纤维中空过滤棒及其制备方法，将石墨烯纳米纤维与聚乳酸纤维组合，辅以改性纳米二氧化钛，制备的过滤棒为中空结构，比表面积大，可以解决传统净水过滤器效率低下，原材选择受限，使用寿命短的问题。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种石墨烯纳米纤维中空过滤棒及其制备方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种石墨烯纳米纤维中空过滤棒，包括支撑骨架筒和包覆于支撑骨架筒外的过滤材料层；过滤材料层由以下重量份的原料制备而成：石墨烯纳米纤维30.0份～35.0份、聚乳酸纤维8.0份～10.0份、碳酸钙0.8份～1.3份、改性纳米二氧化钛3.2份～3.8份、乙基纤维素2.0份～2.5份。

本发明中石墨烯纳米纤维具有较大的比表面积，韧性好，强度高，力学性能优异，聚乳酸纤维具有较好的生物相容性和生物可吸收性以及抗热性，碳酸钙在加热过程中分解，形成均匀的孔隙，有助于过滤净化水质，改性纳米二氧化钛，具有较高的表面活性，填充在石墨烯纳米纤维和聚乳酸纤维中间，形成稳定体系，提高聚乳酸纤维的抗热性和稳定性，提高力学强度，乙基纤维素填充在石墨烯纳米纤维和聚乳酸纤维中间，有助于提高石墨烯纳米纤维之间的结合强度，减少粘合剂的使用。

进一步的，过滤材料层由以下重量份的原料制备而成：石墨烯纳米纤维32.0份～34.0份、聚乳酸纤维8.5份～9.5份、碳酸钙0.9份～1.2份、改性纳米二氧化钛3.3份～3.7份、乙基纤维素2.1份～2.4份。

进一步的，改性纳米二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：

步骤a、将十六烷基三甲基氯化铵和十六烷基氯化吡啶溶于去离子水中，搅拌10分钟～15分钟，得溶液A；