[发明专利]一种重金属离子吸附膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种重金属离子吸附膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、3‑氟肉硅酸改性二氨基杯芳烃衍生物的制备；步骤S2、基于带羧基金属有机框架的乙烯基β‑环糊精季铵盐的制备；步骤S3、重金属离子吸附膜的成型。本发明还提供了一种根据所述一种重金属离子吸附膜的制备方法制备得到的重金属离子吸附膜。本发明提供的重金属离子吸附膜对重金属离子吸附效果好、机械力学性能、抗腐蚀性和耐污染性能佳，性能稳定性好，使用寿命长，回收分离方便。

技术领域

本发明涉及功能膜材料技术领域，尤其涉及一种重金属离子吸附膜及其制备方法。

背景技术

近年来，随着矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业中生产活动的增加，重金属废水（如镉、铅、铜、汞等）的排放也越来越多。废水中重金属污染已成为当前最严峻的环境问题之一。重金属是工业废水中常见的一种污染物，这类物质通常以重金属离子及其化合物的形式存在于废水中，其在环境中难以降解，能在动物和植物体内积累，通过食物链逐步富集，进入人体后对肾脏、肝脏、大脑、神经、视力等造成较大损伤，它们制约着经济的发展和社会的进步，成为了阻碍社会发展的一大屏障。

目前重金属废水处理最常用的方法有化学沉淀法、电化学法、离子交换法、吸附法等。化学沉淀法虽然能处理重金属废水，但其高额的成本以及二次污染使其很难大面积应用；电化学法单位槽体处理量小，电流效率低，而且能耗太高，性价比太低；离子交换法虽然去除效果较好，但成本太高，所以其只适合于贵金属，不太适合处理重金属废水。吸附法操作简单，重金属处理效果较好，但普遍存在吸附容量小，或反复使用次数少，或选择性较差，或成本高的缺陷。膜分离法作为一种常见的重金属废水处理方法近年来得到了广泛使用，其具有成本低、回收分离容易，处理效率高的优点，然而，现有技术中的重金属离子吸附膜还或多或少存在着对重金属离子的吸附效果有限，膜成本高、强度和耐腐蚀性差、膜污染严重，机械力学性能和性能稳定性有待进一步提高的缺陷。

申请号为201810157014.2的中国发明专利公开了一种重金属离子吸附膜、制备方法及处理重金属离子废水的方法。其主要技术特征为：该重金属离子吸附膜包括有下列重量份的材料：多孔碳材料83-98份；导电碳0.5-7份；乳液状聚四氟乙烯2-10份。乳液状聚四氟乙烯呈空间网络状将多孔碳材料和导电碳紧紧地包裹起来，多孔碳材料和导电碳不会掉落，提高了碳膜的使用寿命，多孔碳材料的含量大，整个吸附膜的吸附能力大大提高，而且乳液状聚四氟乙烯本身具备极优的化学惰性和耐温性。在处理废水时，在相对的两个重金属离子吸附膜之间形成电场，加速了重金属离子移动速度，不会产生其他废物，而且结构简单，节能效果好。然而，这种吸附膜材料由于多孔碳、导电碳和聚四氟乙烯之间的相容性不好，长期使用的性能稳定性不佳，且聚四氟乙烯乳液价格较贵，使得这种膜材料的应用受限。

因此，开发一种对重金属离子吸附效果好、机械力学性能、抗腐蚀性和耐污染性能佳，性能稳定性好，使用寿命长，回收分离方便的重金属离子吸附膜符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进膜分离技术的发展具有非常重要的作用。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种重金属离子吸附膜及其制备方法，该制备方法简单易行，制备原料易得，价格低廉，制备效率高，适合连续规模化生产；通过这种制备方法制备得到的重金属离子吸附膜对重金属离子吸附效果好、机械力学性能、抗腐蚀性和耐污染性能佳，性能稳定性好，使用寿命长，回收分离方便。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是，一种重金属离子吸附膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、3-氟肉硅酸改性二氨基杯芳烃衍生物的制备：将3-氟肉硅酸、二氨基杯芳烃衍生物加入到有机溶剂中混合均匀后，接着向其中加入2-乙氧基-1-乙氧碳酰基-1,2-二氢喹啉，在45-55℃，在惰性气体氛围下搅拌反应6-9小时，后旋蒸除去溶剂和副产物，得到3-氟肉硅酸改性二氨基杯芳烃衍生物；