[发明专利]一种用于废水处理的聚酯纤维膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于废水处理的聚酯纤维膜及其制备方法，包括：以5‑(1H‑1,2,4‑三唑‑1‑基)间苯二甲酸为第三单体，与对苯二甲酸乙二醇酯进行酯交换、缩聚反应制备共聚酯，再进行静电纺丝制备聚酯纤维膜；三唑氮具有孤对电子，与Cd(II)、Cr(VI)、Pb(II)能够快速形成稳定的配合物，通过化学接枝于PET分子链上，使得纤维膜具有良好的再生性，可多次循环利用，可应用于废水处理领域。

技术领域

本发明属于膜技术领域，具体涉及一种用于废水处理的聚酯纤维膜及其制备方法。

背景技术

近年来，随着工业化进程加快，大量含有重金属的工业废水和城市生活污水排放到环境中，对大气、土壤和水环境，尤其是人类健康带来了严重危害，对人体产生危害的主要有铅、镉、铬、汞、砷。目前处理重金属离子的方法很多，比如化学沉淀法、离子交换法等，但由于会产生大量的污泥和导致二次污染，应用受到限制，而膜吸附法操作简便、成本低廉，是一种极具潜力的吸附净化工业废水中重金属离子的手段。

聚酯(PET)具有良好的成纤性，并且具有良好的力学强度、耐溶剂、耐酸腐的优点，近年来有关于PET纤维应用于废水处理、重金属吸附领域的报道越来越多。刘小钊报道了一种聚酯纺织品表面接枝丙烯酸、丙烯酰胺的Cu²⁺吸附膜，属于表面接枝改性。(刘小钊等,等离子体接枝法制备PET-g-AM纤维的铜离子吸附性能研究，印染助剂，2019,36(05)，15-19.)王闻宇报道了一种采用静电纺丝法制备的聚酯/角蛋白共混纳米纤维膜，对水溶液中的Cr(VI)具有良好的吸附性，属于共混改性。(王闻宇,靳许,史长曲,金欣,李刘倩,林童.聚酯/角蛋白纳米纤维膜的制备及其铬离子吸附性能.天津工业大学学报,2019,38(03):15-21.)，而对于合成阶段改性的聚酯纤维膜用于金属吸附领域的未见有报道。

发明内容

本发明通过加入功能性第三单体与对苯二甲酸和乙二醇进行酯交换反应合成聚酯，所得聚酯通过静电纺丝制备纳米纤维膜，该纤维膜对Cd(II)、Cr(VI)、Pb(II)有良好的吸附功能，并且具有再生性。

本发明的目的在于提供一种用于废水处理的聚酯纤维膜。

本发明的另一目在于是提供上述用于废水处理的聚酯纤维膜的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种用于废水处理的聚酯纤维膜，其结构式如下：

式中m的取值为100～150，n的取值为6～20。

上述用于废水处理的聚酯纤维膜的反应流程及制备方法如下：

第一步：称取5-(1H-1,2,4-三唑-1-基)间苯二甲酸、乙二醇、醋酸锑投入反应釜中，通入N₂，控制反应压力在0.15～0.40MPa，在180～200℃下进行酯化反应，当酯化率达到80％时停止反应，得到5-(1H-1,2,4-三唑-1-基)间苯二甲酸乙二酯。

第二步：称取5-(1H-1,2,4-三唑-1-基)间苯二甲酸乙二酯、苯甲酸、乙二醇、醋酸锑、磷酸三甲酯投入反应釜中，通入N₂，温度升高至240～260℃时，启动真空泵，真空度控制在800～1000Pa内0.5～1h进行酯交换反应，继而将温度升高至250～280℃，真空度低于50Pa，开始缩聚反应1～2h，用氮气解除真空并出料，得到共聚酯。

第三步：以三氯甲烷：三氟乙酸体积比为3:1的比例作为纺丝溶剂，将共聚酯投入纺丝溶剂中充分溶解后，静置24h以消除气泡，制得纺丝液注入静电纺丝装置的溶液通道进行纺丝。纺丝得到的聚酯纤维膜用丙酮浸泡1～2h，以出去残留的溶剂，然后放入50℃真空烘箱中干燥24h。