[发明专利]一种用于氟去除的羧基化聚丙烯腈多孔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于氟去除的羧基化聚丙烯腈多孔膜及其制备方法，包括以下步骤：将不同结构的聚丙烯腈多孔膜基体材料进行羧基化反应，得到羧基化聚丙烯腈多孔膜；将所述羧基化聚丙烯腈多孔膜进行酸性活化反应，得到用于氟去除的羧基化聚丙烯腈多孔膜。本发明的有益之处在于：本发明提供的用于氟去除的羧基化聚丙烯腈多孔膜的制备方法工艺简单、过程可控度较高，可进行工业化生产，采用两步就能够制备得到的用于氟去除的羧基化聚丙烯腈多孔膜，该膜材料具有较高的比表面积、良好的亲水性、优秀的氟去除能力、突出的选择性、良好的可重复使用性能和优异的结构及性能稳定性。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种用于氟去除的羧基化聚丙烯腈多孔膜及其制备方法。

背景技术

氟元素是人体中的微量生命元素，摄入适量的氟能够帮助人体维持骨骼和牙齿的健康，但长期过量的氟摄入对人体健康反而不利，例如导致地氟病等。人体主要通过饮用水摄入氟元素，氟作为全球地下水中含量最丰富的阴离子之一，中国、印度、斯里兰卡和非洲的东非大裂谷国家都有严重的高氟水相关问题，因此饮用水中的氟去除具有重要的研究意义。

目前饮用水中氟去除的主要处理方法有沉淀凝固法、膜技术处理法、离子交换法和吸附法。其中，吸附法从成本、操作便利程度、吸附量和可重复使用性能等方面来看，是最有应用潜力的氟去除方法。近些年来国内外学者研究开发了很多种新型吸附材料，如铝基吸附剂、钙基吸附剂、金属氧化物复合材料、碳材料、土壤等低成本材料、生物聚合物基材料等。然而，目前所有的吸附剂都在实际大规模应用方面存在短板。因此，开发新型高吸附量、低成本、无二次污染且可多次重复使用的吸附剂具有重要的现实意义和应用前景。

纳米纤维多孔膜是一种新型的多孔膜材料，由于其较高的孔隙率和较低的曲率因子、可控的孔径大小，能够有效地减少内浓差极化对水通量的影响，在水处理领域表现出良好的应用前景。结合膜处理技术和吸附法，开发一种用于氟去除的功能化多孔膜吸附剂材料是饮用水中氟去除的重要研究方向。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于氟去除的羧基化聚丙烯腈多孔膜及其制备方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种用于氟去除的羧基化聚丙烯腈多孔膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将不同结构的聚丙烯腈多孔膜基体材料进行羧基化反应，得到羧基化聚丙烯腈多孔膜；

步骤二：将所述羧基化聚丙烯腈多孔膜进行酸性活化反应，得到用于氟去除的羧基化聚丙烯腈多孔膜。

优选的、所述聚丙烯腈多孔膜基体材料使用非溶剂热致相分离方法或双向拉伸方法制备。

优选的、步骤一种所述羧基化反应过程是在40～80℃强碱性溶液中定时搅拌加热0.5～3h，搅拌频率为每10min搅拌1～2min。

优选的、所述强碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液；所述强碱性溶液中氢氧化钠或氢氧化钾的质量浓度范围为5～30wt％；所述强碱性溶液的溶剂为去离子水和乙醇或甲醇的混合溶液；所述混合溶液中去离子水和乙醇或甲醇的体积配比为(0～1):(1～0)。

优选的、步骤二中所述酸性活化反应过程是在40～80℃下的强酸性溶液中定时搅拌加热0.5～3h，搅拌频率为每10min搅拌1～2min。

优选的、所述强酸性溶液溶质为盐酸或硫酸溶液，溶剂为去离子水；所述强酸性溶液pH值范围为0～6。

优选的、步骤二中羧基化聚丙烯腈多孔膜进行酸性活化反应后进行水洗。

一种利用上述制备方法制备得到的用于氟去除的羧基化聚丙烯腈多孔膜。