用於吸附重金屬離子、酚類的高孔隙率納米纖維吸附材料的製作方法

2023-05-06 01:01:16 1

本實用新型主要屬於吸附材料技術領域，具體涉及用於吸附重金屬離子、酚類的高孔隙率納米纖維吸附材料。

背景技術：

隨著我國工業和城市化的不斷發展，工業和生活廢水排放、汙水灌溉、汽車廢氣排放等造成的土壤重金屬汙染問題也日益嚴重。重金屬汙染不僅能夠引起土壤的組成、結構和功能的變化，還能夠抑制作物根系生長和光合作用，致使作物減產甚至絕收。更為重要的是，重金屬還可能通過食物鏈遷移到動物、人體內，嚴重危害動物、人體健康。

垃圾焚燒能夠最大限度地實現生活垃圾的減量化、無害化、資源化，具有很好的應用前景,但焚燒不可避免帶來二次汙染,尤其是由飛灰、酸性氣體、二惡英、重金屬等組成的焚燒煙氣的汙染。垃圾焚燒煙氣二次汙染的防治是垃圾焚燒系統不可缺少的組成部分。

吸附技術作為一種有效去除重金屬和酚類的方法，在煙氣處理、水汙染控制和水淨化領域裡發揮著其他技術無可取代的重要作用。採用吸附方法處理溶液和煙氣中的重金屬或酚類主要是通過吸附材料特殊功能基團對溶液和煙氣中重金屬離子或酚類進行吸附。化學吸附是通過吸附劑與吸附質之間生成化學鍵，產生了化學作用而引起的吸附。由於生成化學鍵，所以化學吸附是有選擇性的。化學吸附的吸附劑分子通常含有優良的吸附、螯合、交聯作用的基團，能夠與溶液和煙氣中的重金屬離子進行螯合，形成具有網狀籠形結構的化合物，有效地吸附重金屬離子，或是形成離子鍵、共價鍵以達到吸附重金屬離子和酚類的目的。

目前無機吸附材料有沸石、硅藻土、分子篩等；有機吸附材料有纖維類吸附材料，樹脂類吸附材料，殼聚糖類吸附材料等。在眾多傳統吸附材料的運用實踐中，傳統吸附材料表現出運用成本高、去除低濃度重金屬離子的能力不強的缺陷。傳統吸附材料還面臨著孔隙率低，比表面積小、在水中吸附時易溶解或被生物降解等問題而不能進一步提高其吸附能力。

技術實現要素：

針對上述問題，本實用新型提供一種用於吸附重金屬離子、酚類的高孔隙率納米纖維吸附材料，所述高孔隙率納米纖維吸附材料的比表面積大、吸附位點多、孔隙率大、具有良好生物相容性和生物學功能，可特定吸附重金屬離子、酚類的高孔隙率納米纖維吸附材料。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：

用於吸附重金屬離子、酚類的高孔隙率納米纖維吸附材料，所述高孔隙率納米纖維吸附材料由高吸附力納米纖維和高彈性納米纖維均勻分布組成；所述高吸附力納米纖維為殼聚糖納米纖維或甲殼素納米纖維，所述高彈性納米纖維為聚丙烯腈納米纖維、醋酸納米纖維或二氧化矽納米纖維；所述高吸附力納米纖維和所述高彈性納米纖維的直徑範圍為40～500nm。

進一步地，在所述高孔隙率納米纖維吸附材料中，所述高吸附力納米纖維和所述高彈性納米纖維的質量比為1:1-3。

進一步地，所述高孔隙率納米纖維吸附材料為多級孔結構，孔隙率為90％～95％。

進一步地，所述高孔隙率納米纖維吸附材料的密度為20～50mg/cm3。

進一步地，所述高孔隙率納米纖維吸附材料的底面直徑為0.3～5cm，高度為0.2～12cm。

本實用新型的有益技術效果：

1.本實用新型使用的高吸附力納米纖維為殼聚糖或甲殼素納米纖維，殼聚糖或甲殼素分子中存在羥基、氨基等活性基團，能夠與重金屬離子進行螯合，還因其良好的絮凝性能而能吸附酚類，具有高吸附能力；使用的高彈性納米纖維為聚丙烯腈、醋酸纖維或二氧化矽納米纖維，具有較好的彈性；因此，由上述兩種納米纖維構成的高孔隙率納米纖維吸附材料既具備高吸附能力，還具備較好的彈性。

2.本實用新型所述高孔隙率納米纖維吸附材料具有大量的吸附位點，可用於溶液和煙氣中重金屬離子、酚類的吸附。

3.本實用新型使用的殼聚糖或甲殼素為生物高分子，具有良好的生物相容性、生物可降解性和生物學功能，在環保、健康和生物醫學領域有廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1為本實用新型所述高孔隙率納米纖維吸附材料的結構示意圖；

附圖標記:1.高吸附力納米纖維、2.高彈性納米纖維、3.多級孔。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細描述。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用於解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

相反，本實用新型涵蓋任何由權利要求定義的在本實用新型的精髓和範圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進一步，為了使公眾對本實用新型有更好的了解，在下文對本實用新型的細節描述中，詳盡描述了一些特定的細節部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節部分的描述也可以完全理解本實用新型。

實施例1

如圖1所示，一種用於吸附重金屬離子、酚類的高孔隙率納米纖維吸附材料，所述高孔隙率納米纖維吸附材料由高吸附力納米纖維1和高彈性納米纖維2均勻分布組成；所述高吸附力納米纖維1為殼聚糖納米纖維，所述高彈性納米纖維2為聚丙烯腈納米纖維；所述殼聚糖納米纖維的直徑約為60nm，所述聚丙烯腈納米纖維的直徑約為200nm。

所述高吸附力納米纖維和高彈性納米纖維均通過靜電紡絲法製備，通過靜電紡絲法製備的納米纖維，直徑小，材料具備極大的比表面積。

在所述高孔隙率納米纖維吸附材料中，所述殼聚糖納米纖維和所述聚丙烯腈納米纖維的質量比為1:1。

所述高孔隙率納米纖維吸附材料為多級孔結構3，所述高孔隙率納米纖維吸附材料的密度為46mg/cm3，孔隙率為94％。