一種重金屬吸附濾芯的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種重金屬吸附濾芯的制備方法，該方法中涉及的重金屬吸附濾芯是以商用濾芯聚丙烯、聚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、活性炭濾芯為載體，采用原位交聯(lián)聚合法制備重金屬吸附功能濾芯。通過浸漬、噴涂的方法，在商用濾芯的纖維表面涂覆重金屬離子吸附功能層，經(jīng)干燥、交聯(lián)聚合后獲得重金屬吸附濾芯，相比于傳統(tǒng)商用濾芯，增強了濾芯的重金屬離子吸附性能。
【專利說明】
一種重金屬吸附濾芯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于飲用水深度處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種重金屬吸附濾芯的制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]我國飲用水重金屬污染的問題是關(guān)系人生命安全的重要問題。飲用水中重金屬污染存在著隱蔽性、長期性和不可逆轉(zhuǎn)性的特點，與其它類型污染大有不同。重金屬中毒初期癥狀很輕微，很容易被人們忽視，但是長期的危害是非常大的。我國水質(zhì)重金屬污染嚴(yán)重， 主要原因是和工業(yè)的發(fā)展有關(guān)，特別是化工廠的興建、礦業(yè)的開發(fā)、沿岸工廠的污水排放等，都對水源造成了不同程度的重金屬污染。重金屬在水中不能被分解，在動植物和人體中容易積累，長期飲用含有重金屬的水質(zhì)，對人體的健康具有嚴(yán)重威脅。重金屬能引起人的頭痛、頭暈、失眠、關(guān)節(jié)疼痛，尤其對消化系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)的細胞、臟器、皮膚、骨骼、神經(jīng)破壞極為嚴(yán)重。具體表現(xiàn)在以下幾點:銅會導(dǎo)致黃疸胰腺炎、紅血球中毒、食道問題和貧血癥;鉛過量會導(dǎo)致腎病、神經(jīng)痛、麻風(fēng)病等;砷會導(dǎo)致神經(jīng)炎、急性中毒甚至死亡;鎘過量會導(dǎo)致骨骼變形，腰背痛、中毒、紅血球病變等;汞會導(dǎo)致神經(jīng)中毒癥、精神紊亂、瘋狂、痙攣乃至死亡； 鉻會導(dǎo)致腎臟慢性中毒，造成腎功能紊亂、癌。
[0003]現(xiàn)有飲用水處理技術(shù)中，反滲透和離子交換技術(shù)是處理重金屬污染的核心技術(shù)， 但是反滲透成本較高、離子交換樹脂再生方法復(fù)雜成本高限制了這兩項技術(shù)的廣泛使用， 而由于人們對飲用水安全的要求越來越高，開發(fā)高效、低成本的飲用水中重金屬處理技術(shù)具有廣泛的市場需求和良好的應(yīng)用前景。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于，提供一種重金屬吸附濾芯的制備方法，該方法中涉及的重金屬吸附濾芯是以商用濾芯為載體，采用原位交聯(lián)聚合法制備重金屬吸附功能濾芯。通過浸漬、 噴涂的方法，在商用濾芯的纖維表面涂覆重金屬離子吸附功能層，經(jīng)干燥、交聯(lián)聚合后獲得重金屬吸附濾芯，相比于傳統(tǒng)商用濾芯，增強了濾芯的重金屬離子吸附性能。
[0005]本發(fā)明所述的一種重金屬吸附濾芯的制備方法，采用原位聚合法制備重金屬吸附功能涂層濾芯，具體制備步驟如下:[〇〇〇6] a、濾芯預(yù)處理:將商用濾芯為聚丙烯、聚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈或活性炭濾芯水洗，醇洗后，溫度30-80 °C干燥備用；
[0007]b、預(yù)處理液配制:將預(yù)處理劑為聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇溶于水中， 配制成濃度為1-10 %的處理液；
[0008]c、將步驟a中處理后的濾芯浸入步驟b中的處理液中，靜置l-5h，得到處理后濾芯；
[0009]d、浸漬液配制:將涂覆劑為醋酸纖維素、聚丙烯酸、聚丙烯腈或聚乙烯醇溶于熱水中，配制成濃度為1-10%的浸漬液I;再將功能劑為食品級殼聚糖、食品級海藻酸鈉或食品級羥丙基纖維素溶于水中，配制成濃度為1-10%的浸漬液n;將浸漬液I和浸漬液n充分混合，并加入1-10%的交聯(lián)劑為京尼平、環(huán)氧氯丙烷、n，n-亞甲基雙丙烯酰胺或戊二醛，得到浸漬液m，再將浸漬液m中加入催化劑為甲醇0.05-0.2%和乙酸0.05-0.2%;[〇〇1〇] e、將步驟C中處理后濾芯迅速浸入步驟d中，靜置卜5h，得到浸漬后濾芯；
[0011] f、將步驟e浸漬后濾芯在溫度30-120°C條件下干燥，按常規(guī)方法交聯(lián)聚合；[0〇12] g、重復(fù)e和f步驟3-10次，獲得重金屬吸附濾芯。
[0013]本發(fā)明所述的一種重金屬吸附濾芯的制備方法，該濾芯的特點主要有:(1)以商用濾芯:聚丙烯(PP)濾芯、聚砜(PES)濾芯、聚偏氟乙烯(PVDF)濾芯、聚丙烯腈(PAN)濾芯或活性炭濾芯為載體；(2)通過原位交聯(lián)聚合法涂覆重金屬吸附功能層；(3)功能層具有良好的重金屬吸附性能。
[0014]本發(fā)明中的原位交聯(lián)聚合法是制備重金屬吸附劑的常用方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明實施案例所提供的技術(shù)方案，得到技術(shù)啟示，采用不同的配比和原料，獲得具有同樣功能的重金屬吸附濾芯。
[0015]有益效果:本發(fā)明所述的一種重金屬吸附濾芯的制備方法，通過原位交聯(lián)聚合法在商用濾芯纖維表面涂覆重金屬吸附功能層，相比于傳統(tǒng)商用濾芯，增強了濾芯的重金屬離子吸附性能。
[0016]本發(fā)明實施例中使用的濾芯載體是商用濾芯--聚丙烯(PP)、聚砜(PES)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)或活性炭濾芯，并通過原位交聯(lián)聚合法，獲得重金屬吸附濾芯，由此推斷:當(dāng)采用其他相似載體時，也能實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)效果?！揪唧w實施方式】
[0017]下述非限制性實施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明；
[0018]實施例1
[0019]a、濾芯預(yù)處理:將商用濾芯為聚丙烯(PP)濾芯200mL水洗，200mL醇洗后，溫度30°C 干燥備用；
[0020]b、預(yù)處理液配制:將預(yù)處理劑為聚丙烯酸溶于水中，配制成體積濃度為1%的處理液；
[0021]c、將步驟a中處理后的濾芯浸入步驟b中的處理液中，靜置lh，得到處理后濾芯；
[0022]d、浸漬液配制:將涂覆劑為醋酸纖維素溶于熱水中，配制成體積濃度為1%的浸漬液I;再將功能劑為食品級殼聚糖溶于水中，配制成濃度為1%的浸漬液n;將浸漬液I和浸漬液n充分混合，并加入1 %的交聯(lián)劑為京尼平，得到浸漬液m，再將浸漬液m中加入催化劑為甲醇0.05%和乙酸0.05%;[〇〇23] e、將步驟c中處理后濾芯迅速浸入步驟d中，靜置l_5h，得到浸漬后濾芯；[〇〇24] f、將步驟e浸漬后濾芯在溫度30°C條件下干燥，按常規(guī)方法交聯(lián)聚合；
[0025]g、重復(fù)e和f?步驟3次，獲得重金屬吸附聚丙烯(PP)濾芯。
[0026]實施例2[〇〇27] a、濾芯預(yù)處理:將商用濾芯為聚砜(PAA)濾芯200mL水洗，200mL醇洗后，溫度50°C 干燥備用；[〇〇28] b、預(yù)處理液配制:將預(yù)處理劑為聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于水中，配制成體積濃度為3 %的處理液；
[0029]c、將步驟a中處理后的濾芯浸入步驟b中的處理液中，靜置2h，得到處理后濾芯；
[0030]d、浸漬液配制:將涂覆劑為聚丙烯酸溶于熱水中，配制成體積濃度為3%的浸漬液 I;再將功能劑為食品級海藻酸鈉溶于水中，配制成體積濃度為3%的浸漬液n ;將浸漬液I 和浸漬液n充分混合，并加入5 %的交聯(lián)劑為環(huán)氧氯丙烷，得到浸漬液m，再將浸漬液m中加入催化劑為甲醇0.1%和乙酸0.1% ;
[0031]e、將步驟c中處理后濾芯迅速浸入步驟d中，靜置2h，得到浸漬后濾芯；[〇〇32] f、將步驟e浸漬后濾芯在溫度50°C條件下干燥，按常規(guī)方法交聯(lián)聚合；[〇〇33] g、重復(fù)e和f步驟5次，獲得重金屬吸附聚砜(PES)濾芯。[〇〇34] 實施例3[〇〇35] a、濾芯預(yù)處理:將商用濾芯為聚偏氟乙烯(PVDF)濾芯200mL水洗，200mL醇洗后，溫度40 °C干燥備用；[〇〇36] b、預(yù)處理液配制:將預(yù)處理劑為聚乙二醇(PEG)溶于水中，配制成體積濃度為5% 的處理液；[〇〇37] c、將步驟a中處理后的濾芯浸入步驟b中的處理液中，靜置3h，得到處理后濾芯；
[0038]d、浸漬液配制:將涂覆劑為聚丙烯腈(PAN)溶于熱水中，配制成體積濃度為5%的浸漬液I;再將功能劑為食品級羥丙基纖維素溶于水中，配制成體積濃度為5%的浸漬液n; 將浸漬液I和浸漬液n充分混合，并加入5%的交聯(lián)劑為N，N_亞甲基雙丙烯酰胺，得到浸漬液m，再將浸漬液m中加入催化劑為甲醇〇.〇8 %和乙酸〇.〇8 %;
[0039]e、將步驟c中處理后濾芯迅速浸入步驟d中，靜置3h，得到浸漬后濾芯；
[0040]f、將步驟e浸漬后濾芯在溫度60(TC條件下干燥，按常規(guī)方法交聯(lián)聚合；[〇〇411 g、重復(fù)e和f?步驟7次，獲得重金屬吸附聚偏氟乙烯(PVDF)濾芯。
[0042] 實施例4[〇〇43] a、濾芯預(yù)處理:將商用濾芯為聚丙烯腈(PAN)濾芯200mL水洗，200mL醇洗后，溫度 70 °C干燥備用；[〇〇44] b、預(yù)處理液配制:將預(yù)處理劑為聚丙烯酸(PAA)溶于水中，配制成體積濃度為8% 的處理液；[〇〇45] c、將步驟a中處理后的濾芯浸入步驟b中的處理液中，靜置4h，得到處理后濾芯；
[0046]d、浸漬液配制:將涂覆劑為聚乙烯醇溶于熱水中，配制成體積濃度為8%的浸漬液 I;再將功能劑為食品級殼聚糖溶于水中，配制成體積濃度為8%的浸漬液n;將浸漬液I和浸漬液n充分混合，并加入8 %的交聯(lián)劑為戊二醛，得到浸漬液m，再將浸漬液m中加入催化劑為甲醇0.15%和乙酸0.15%;
[0047]e、將步驟c中處理后濾芯迅速浸入步驟d中，靜置5h，得到浸漬后濾芯；
[0048]f、將步驟e浸漬后濾芯在溫度100°C條件下干燥，按常規(guī)方法交聯(lián)聚合；
[0049]g、重復(fù)e和f?步驟8次，獲得重金屬吸附聚丙烯腈(PAN)濾芯。
[0050]實施例5[〇〇51 ] a、濾芯預(yù)處理:將商用濾芯為活性炭濾芯200mL水洗，200mL醇洗后，溫度80°C干燥備用；[〇〇52] b、預(yù)處理液配制:將預(yù)處理劑為聚丙烯酸(PAA)溶于水中，配制成濃度為10%的處理液；
[0053] c、將步驟a中處理后的濾芯浸入步驟b中的處理液中，靜置5h，得到處理后濾芯； [〇〇54] d、浸漬液配制:將涂覆劑為聚乙烯醇(PVA)溶于熱水中，配制成濃度為10%的浸漬液I;再將功能劑為食品級殼聚糖溶于水中，配制成濃度為10%的浸漬液n;將浸漬液I和浸漬液n充分混合，并加入1〇 %的交聯(lián)劑為戊二醛，得到浸漬液m，再將浸漬液m中加入催化劑為甲醇0.2%和乙酸0.2%;
[0055]e、將步驟C中處理后濾芯迅速浸入步驟d中，靜置5h，得到浸漬后濾芯；
[0056]f、將步驟e浸漬后濾芯在溫度120°C條件下干燥，交聯(lián)聚合；
[0057]g、重復(fù)e和f?步驟10次，獲得重金屬吸附活性炭濾芯的濾芯。
[0058]實施例6
[0059]將實施例1-5任意一種重金屬吸附濾芯，組裝到商用凈水器的最后端，作為終端處理;商用凈水器主要有四部分組成一PP棉過濾器、活性炭過濾器、超濾器、活性炭深度過濾器；以含Hg2+離子濃度為5ppb的自來水為目標(biāo)處理液，用恒流栗將含Hg2+離子打入過濾器進水口，流速為〇.5L/h，進行連續(xù)進水處理;在出水口連續(xù)取樣，連續(xù)監(jiān)測出水中Hg2+離子濃度;入水Hg2+離子濃度為5ppb，出水去除率達到90%，出水達到國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種重金屬吸附濾芯的制備方法，其特征在于采用原位聚合法制備重金屬吸附功能 涂層濾芯，具體制備步驟如下:a、濾芯預(yù)處理:將商用濾芯為聚丙烯、聚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈或活性炭濾芯水洗， 醇洗后，溫度30-80 °C干燥備用；b、預(yù)處理液配制:將預(yù)處理劑為聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇溶于水中，配制 成濃度為1-10%的處理液；c、將步驟a中處理后的濾芯浸入步驟b中的處理液中，靜置l-5h，得到處理后濾芯；d、浸漬液配制:將涂覆劑為醋酸纖維素、聚丙烯酸、聚丙烯腈或聚乙烯醇溶于熱水中， 配制成濃度為1-10%的浸漬液I;再將功能劑為食品級殼聚糖、食品級海藻酸鈉或食品級羥 丙基纖維素溶于水中，配制成濃度為1-10%的浸漬液n;將浸漬液I和浸漬液n充分混合，并 加入1-10%的交聯(lián)劑為京尼平、環(huán)氧氯丙烷、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺或戊二醛，得到浸漬液 m，再將浸漬液m中加入催化劑為甲醇0.05-0.2%和乙酸0.05-0.2%;e、將步驟c中處理后濾芯迅速浸入步驟d中，靜置l-5h，得到浸漬后濾芯；f、將步驟e浸漬后濾芯在溫度30-120°C條件下干燥，按常規(guī)方法交聯(lián)聚合；g、重復(fù)e和f步驟3_10次，獲得重金屬吸附濾芯。
【文檔編號】C02F1/28GK105948159SQ201610397856
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】朱云慶
【申請人】中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所