申请日2018.04.29
公开(公告)日2018.11.20
IPC分类号D01F6/48; D01F6/54; D01F1/10
摘要
为实现上述目的，本发明提供了一种用于水处理的复合纤维材料，复合纤维材料是由如下方法制备的：以静电纺丝法在接收辊上制备PVC复合纳米纤维;以静电纺丝法在PVC复合纳米纤维上制备PAN复合纳米纤维;以静电纺丝法在PAN复合纳米纤维上制备PVA纳米纤维。本发明提出了一种复合型纤维水处理材料，本发明使用PVC负载磁性粒子的材料替换了PAN负载磁性粒子的材料，PVC纤维与磁性粒子的相容性更好，并且PVC纤维的刚度可调整性更强，使得在振动过程中PVC纤维本身能够达到减震的效果，防止磁性粒子脱落。实现了多层结构，这样既增加了本发明的纤维材料的强度，又实现了多种有毒有害物质的同时处理，取得了良好的效果。
权利要求书
1.一种用于水处理的复合纤维材料，其特征在于：所述复合纤维材料是由如下方法制备的：
以静电纺丝法在接收辊上制备PVC复合纳米纤维;
以静电纺丝法在所述PVC复合纳米纤维上制备PAN复合纳米纤维;
以静电纺丝法在所述PAN复合纳米纤维上制备PVA纳米纤维。
2.如权利要求1所述的复合纤维材料，其特征在于：以静电纺丝法在接收辊上制备PVC复合纳米纤维具体为：
将PVC溶于DMF和THF的混合溶剂中，得到第一PVC纺丝液，其中，所述第一PVC纺丝液浓度为13-16wt%;
提供四氧化三铁纳米颗粒;
将所述四氧化三铁纳米颗粒加入所述第一PVC纺丝液，并进行搅拌，得到第一复合PVC纺丝液，其中，所述四氧化三铁纳米颗粒浓度为5-10wt%;
通过静电纺丝法，利用所述第一复合PVC纺丝液生成所述PVC复合纳米纤维。
3.如权利要求2所述的复合纤维材料，其特征在于：将所述四氧化三铁纳米颗粒加入所述第一PVC纺丝液，并进行搅拌具体为：搅拌温度为70-80℃，搅拌时间为20-30h。
4.如权利要求2所述的复合纤维材料，其特征在于：通过静电纺丝法，利用所述第一复合PVC纺丝液生成所述PVC复合纳米纤维具体为：喷头距离所述接受辊的距离为10-13cm，纺丝电压为30-35kV，纺丝液注射速度为1.5-2mL/h。
5.如权利要求1所述的复合纤维材料，其特征在于：以静电纺丝法在所述PVC复合纳米纤维上制备PAN复合纳米纤维具体为：
提供氧化铝粉末;
制备改性膨润土;
将所述氧化铝粉末与所述改性膨润土加入氢氧化钠稀溶液，并进行搅拌，得到膨润土复合溶液，其中，所述氧化铝粉末浓度为6-8wt%，所述改性膨润土浓度为2-4wt%;
利用稀盐酸对所述膨润土复合溶液进行中和;
配置PAN纺丝液;
将中和后的膨润土复合溶液加入所述PAN纺丝液，得到复合PAN纺丝液，在所述复合PAN纺丝液中，所述PAN纺丝液浓度为15-20wt%，所述氧化铝粉末浓度为1-2wt%;
通过静电纺丝法，利用所述复合PAN纺丝液生成所述PAN复合纳米纤维。
6.如权利要求5所述的复合纤维材料，其特征在于：所述制备改性膨润土具体为：
提供膨润土颗粒;
将所述膨润土颗粒加入氢氧化钠以及氢氧化钾的混合稀溶液中并搅拌20-30h，得到膨润土混合液;
过滤所述膨润土混合液，得到改性膨润土。
7.如权利要求5所述的复合纤维材料，其特征在于：将所述氧化铝粉末与所述改性膨润土加入氢氧化钠稀溶液，并进行搅拌具体为：搅拌温度为80-90℃，搅拌时间为10-20h。
8.如权利要求5所述的复合纤维材料，其特征在于：通过静电纺丝法，利用所述复合PAN纺丝液生成所述PAN复合纳米纤维具体为：喷头距离所述接受辊的距离为15-20cm，纺丝电压为20-25kV，纺丝液注射速度为0.5-0.8mL/h。
9.如权利要求1所述的复合纤维材料，其特征在于：以静电纺丝法在所述PAN复合纳米纤维上制备PVA纳米纤维具体为：
提供PVA纺丝液，所述PVA纺丝液浓度为8-10wt%;
利用所述PVA纺丝液生成所述PVA纳米纤维;
其中，利用所述PVA纺丝液生成所述PVA纳米纤维具体为：喷头距离所述接受辊的距离为10-15cm，纺丝电压为15-20kV，纺丝液注射速度为2-4mL/h。
说明书
一种用于水处理的复合纤维材料
技术领域
本发明涉及水处理材料领域，特别涉及一种用于水处理的复合纤维材料。
背景技术
重金属废水是对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水。所谓重金属，一般是指密度大于5g·cm-3的金属。在环境科学中，考虑到砷和硒的毒性及某些性质类似于重金属;铍的密度虽然只有1.84g·cm-3，但与人体健康关系密切，所以把砷、硒和铍三种元素纳入重金属一起讨论。重金属废水主要来自矿山坑内排水、废石厂淋浸水、选矿厂尾矿排水、有色金属冶炼厂除尘排水、有色金属加工厂酸洗水、电镀厂镀件洗涤水、钢铁厂酸洗排水，以及电解、农药、医药、油漆、颜料等工业。废水中重金属种类、含量及其共存在形态随不同生产种类而异，变化很大。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于水处理的复合纤维材料，从而克服现有技术的缺点。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于水处理的复合纤维材料，其特征在于：复合纤维材料是由如下方法制备的：以静电纺丝法在接收辊上制备PVC复合纳米纤维;以静电纺丝法在PVC复合纳米纤维上制备PAN复合纳米纤维;以静电纺丝法在PAN复合纳米纤维上制备PVA纳米纤维。
优选地，上述技术方案中，以静电纺丝法在接收辊上制备PVC复合纳米纤维具体为：将PVC溶于DMF和THF的混合溶剂中，得到第一PVC纺丝液，其中，第一PVC纺丝液浓度为13-16wt%;提供四氧化三铁纳米颗粒;将四氧化三铁纳米颗粒加入第一PVC纺丝液，并进行搅拌，得到第一复合PVC纺丝液，其中，四氧化三铁纳米颗粒浓度为5-10wt%;通过静电纺丝法，利用第一复合PVC纺丝液生成PVC复合纳米纤维。
优选地，上述技术方案中，将四氧化三铁纳米颗粒加入第一PVC纺丝液，并进行搅拌具体为：搅拌温度为70-80℃，搅拌时间为20-30h。
优选地，上述技术方案中，通过静电纺丝法，利用第一复合PVC纺丝液生成PVC复合纳米纤维具体为：喷头距离接受辊的距离为10-13cm，纺丝电压为30-35kV，纺丝液注射速度为1.5-2mL/h。
优选地，上述技术方案中，以静电纺丝法在PVC复合纳米纤维上制备PAN复合纳米纤维具体为：提供氧化铝粉末;制备改性膨润土;将氧化铝粉末与改性膨润土加入氢氧化钠稀溶液，并进行搅拌，得到膨润土复合溶液，其中，氧化铝粉末浓度为6-8wt%，改性膨润土浓度为2-4wt%;利用稀盐酸对膨润土复合溶液进行中和;配置PAN纺丝液;将中和后的膨润土复合溶液加入PAN纺丝液，得到复合PAN纺丝液，在复合PAN纺丝液中，PAN纺丝液浓度为15-20wt%，氧化铝粉末浓度为1-2wt%;通过静电纺丝法，利用复合PAN纺丝液生成PAN复合纳米纤维。
优选地，上述技术方案中，制备改性膨润土具体为：提供膨润土颗粒;将膨润土颗粒加入氢氧化钠以及氢氧化钾的混合稀溶液中并搅拌20-30h，得到膨润土混合液;过滤膨润土混合液，得到改性膨润土。
优选地，上述技术方案中，将氧化铝粉末与改性膨润土加入氢氧化钠稀溶液，并进行搅拌具体为：搅拌温度为80-90℃，搅拌时间为10-20h。
优选地，上述技术方案中，通过静电纺丝法，利用复合PAN纺丝液生成PAN复合纳米纤维具体为：喷头距离接受辊的距离为15-20cm，纺丝电压为20-25kV，纺丝液注射速度为0.5-0.8mL/h。
优选地，上述技术方案中，以静电纺丝法在PAN复合纳米纤维上制备PVA纳米纤维具体为：提供PVA纺丝液，PVA纺丝液浓度为8-10wt%;利用PVA纺丝液生成PVA纳米纤维;其中，利用PVA纺丝液生成PVA纳米纤维具体为：喷头距离接受辊的距离为10-15cm，纺丝电压为15-20kV，纺丝液注射速度为2-4mL/h。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：目前现有技术已经存在一些制备磁性粒子负载的静电纺丝微纳米纤维水处理材料，目前这种水处理材料的载体聚合物丝一般是PAN聚合物。在实验过程中，发现这种聚合物丝与磁性粒子相容性较差，磁性粒子不能牢固附着在PAN纤维丝上，在使用过程中由于水的冲刷以及电机的高频振动的影响，导致磁性粒子脱落并随着水流被冲走，从而最终造成材料完全失效，在一些极端环境中，一般磁性粒子负载的PAN纤维水处理材料的使用寿命可能低于300小时，频繁更换材料将造成水处理的成本过高。常规的静电纺丝水处理材料结构简单、功能单一，一般一种水处理材料只能针对一种有毒物质进行处理，污水厂为了处理多种有毒物质则必须建立多级水处理流程，而每个流程都要花费一定时间，这就相当于传统材料降低了水处理效率。最后如何有效提高水处理材料强度也是目前急需解决的技术问题。为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种复合型纤维水处理材料，首先本发明使用PVC负载磁性粒子的材料替换了PAN负载磁性粒子的材料，PVC纤维与磁性粒子的相容性更好，并且PVC纤维的刚度可调整性更强，使得在振动过程中PVC纤维本身能够达到减震的效果，防止磁性粒子脱落。实现了多层结构，这样既增加了本发明的纤维材料的强度，又实现了多种有毒有害物质的同时处理，取得了良好的效果。