本發(fā)明屬于非織造過(guò)濾材料制造的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種污水處理用羽毛非織造復(fù)合針刺過(guò)濾材料及其備方法。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)城市地面水污染普遍嚴(yán)重，并呈進(jìn)一步惡化的趨勢(shì)，同時(shí)由于我國(guó)淡水資源十分有限，生產(chǎn)和生活用水日趨緊張，污水問(wèn)題亟待解決。在中水處理工藝中，混凝法較生物法具有占地少、無(wú)二次污染的優(yōu)勢(shì)，得到了廣泛的應(yīng)用。但是過(guò)濾所需的流速大，水頭損失大，濾池需經(jīng)常沖洗，所需能耗大，排放廢水量大，限制了中水處理的發(fā)展。因此，尋找低能耗的過(guò)濾介質(zhì)將是未來(lái)中水處理行業(yè)的必然趨勢(shì)。
針刺非織造布是工業(yè)中常見(jiàn)的一種過(guò)濾介質(zhì)，不但可以應(yīng)用在空氣過(guò)濾領(lǐng)域，還可以應(yīng)用在液體過(guò)濾領(lǐng)域，具有優(yōu)異的過(guò)濾精度，水頭損失小。這種過(guò)濾材料可以做成普通的過(guò)濾器，在水流較急同時(shí)又有很多顆粒狀污染物的情況下應(yīng)用，同時(shí)也可以在深度過(guò)濾中做初級(jí)過(guò)濾用。應(yīng)用在污水過(guò)濾、凈化方面，節(jié)省傳統(tǒng)污水治理方法的費(fèi)用，以利于污水資源化。
劉蓮、俞鎮(zhèn)慌等人在其發(fā)表的《羽毛非織造液相過(guò)濾材料的工藝技術(shù)及其性能研究》一文中，將羽毛纖維和熱熔纖維混合，采用氣流成網(wǎng)技術(shù)路徑、針刺纏結(jié)和熱粘合復(fù)合加固技術(shù)，制備羽毛非織造材料，該非織造材料對(duì)可以吸附Ca2+、Mg2+離子，利用其作過(guò)濾凈化材料即可過(guò)濾顆粒雜質(zhì)，還可以去除掉廢水中的重金屬離子和染料分子。但是該文章中直接使用沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理的羽毛，其熱穩(wěn)定性差，與混入的低熔點(diǎn)熱熔纖維的軟化點(diǎn)的溫差較小，在熱熔固化處理時(shí)羽毛纖維容易發(fā)生分解，使其吸附性能減弱，作為過(guò)濾材料其過(guò)濾效果不甚理想。
因此，本發(fā)明使用甲基丙烯酸酯接枝改性羽毛纖維，提高非織造材料的其熱穩(wěn)定性、拉伸性能，另外利用紫外光接枝將羥基磷灰石負(fù)載在改性處理后的羽毛纖維上，提高過(guò)濾材料對(duì)廢水中重金屬離子的吸附，具有良好的過(guò)濾性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種污水處理用羽毛非織造復(fù)合針刺過(guò)濾材料及其制備方法，具有良好的物理化學(xué)性能、過(guò)濾性能，可以吸附污水中重金屬、染料和有機(jī)溶劑等有害物質(zhì)。
一種污水處理用羽毛非織造復(fù)合針刺過(guò)濾材料，由以下重量份的原料組成：羽毛纖維50-70份，聚酯纖維20-30份，甲基丙烯酸酯23-32份，過(guò)硫酸鉀2-5份，亞硫酸氫鈉3-6份，2%對(duì)苯二酚溶液3-7份，去離子水適量，乙醇適量，醋酸緩沖液適量，KH-570 2-4份，羥基磷灰石粉末16-26份，N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺0.5-1份，乳化劑0.5-1份，光引發(fā)劑TPO 0.8-2份。
具體步驟如下：
（1）甲基丙烯酸酯接枝羽毛纖維的制備：
將羽毛纖維在去離子水中浸潤(rùn)3-6小時(shí)，轉(zhuǎn)移到四頸燒瓶中，滴加稀鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至4.5-6.5，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，添加甲基丙烯酸酯、過(guò)硫酸鉀和亞硫酸氫鈉，控制溫度在50-80℃反應(yīng)1-3小時(shí)，之后滴加2%對(duì)苯二酚溶液終止反應(yīng)，收集接枝后的羽毛纖維，用去離子水水洗2-4次，在95-110℃干燥10-14小時(shí)至恒重，即得甲基丙烯酸酯接枝羽毛纖維；
（2）羥基磷灰石接枝羽毛纖維的制備：
①、改性羥基磷灰石的制備：
以9/1的體積比配置乙醇/水混合溶液，滴加醋酸緩沖液調(diào)節(jié)pH至3.5-4.5，加入KH-570，室溫水解20-50分鐘，加入羥基磷灰石粉末，超聲分散后置于水浴中，在60-75℃攪拌反應(yīng)50-70分鐘，升溫至75-85℃將溶劑蒸干后，依次使用乙醇和水多次抽洗，干燥、冷卻后，即得KH-570改性羥基磷灰石；
②、將改性羥基磷灰石加入到去離子水、N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺、乳化劑的混合液中，采用超聲波分散10-30分鐘，加入光引發(fā)劑TPO，然后將步驟（1）得到的甲基丙烯酸酯接枝羽毛纖維浸軋混合液中，取出后快速放入U(xiǎn)V輻射裝置中進(jìn)行紫外光接枝，輻照后洗滌烘干，即得羥基磷灰石接枝羽毛纖維；
（3）制氈：
①、將聚酯纖維、羽毛纖維混合開(kāi)松處理后，將梳理機(jī)和鋪網(wǎng)機(jī)接地放電，在溫度為15-30℃，濕度為60-90％條件下，將混合纖維喂入梳理機(jī)中，然后鋪網(wǎng)機(jī)鋪網(wǎng)，形成混合纖網(wǎng)，，并控制纖網(wǎng)的克重在200-500g/m2；
②、將上述混合纖網(wǎng)引入針刺機(jī)進(jìn)行預(yù)針刺，針刺密度為200-500針/cm2；形成具有一定強(qiáng)力和密度的素氈，然后進(jìn)行主針刺，針刺深度控制在6-12mm，針刺密度控制在500-1000針/cm2；
（4）對(duì)上述針刺處理后的纖網(wǎng)進(jìn)行熱定型加固處理，即得所需過(guò)濾材料。
其中，所述的熱定型加固處理的溫度在150-190℃，熱定型的時(shí)間5-15分鐘。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）本發(fā)明使用甲基丙烯酸酯接枝改性后的羽毛纖維熱分解溫度高達(dá)300℃以上，具有更高的熱穩(wěn)定性，與聚酯纖維混合，在加工非織造布時(shí)，纖網(wǎng)通過(guò)熱定型加固處理時(shí)聚酯纖維在纖維交叉點(diǎn)上形成熔融粘合，冷卻后，羽毛纖維仍保持原有的吸附性能，纏繞、穿插在聚酯纖維中，制造的非織造復(fù)合針刺過(guò)濾材料具有良好的拉伸強(qiáng)力、撕裂強(qiáng)力，具有良好的過(guò)濾材性能。
（2）羥基磷灰石具有超大的比表面積及其特殊的晶體結(jié)構(gòu)，使其對(duì)大多數(shù)重金屬離子和有機(jī)污染物都具有良好的吸附固定作用，本發(fā)明以羽毛纖維上接枝的甲基丙烯酸酯作為單體，促進(jìn)羽毛纖維大分子自由基與改性羥基磷灰石中雙鍵的反應(yīng)，將改性羥基磷灰石通過(guò)紫外光接枝負(fù)載在接枝改性的羽毛纖維上，與羽毛纖維復(fù)配作為重金屬離子吸附劑，可以吸附污水中重金屬、染料和有機(jī)溶劑等有害物質(zhì)，且羥基磷灰石具有良好的生物相容性，使用時(shí)不會(huì)帶來(lái)二次污染。
具體實(shí)施方式
一種污水處理用羽毛非織造復(fù)合針刺過(guò)濾材料，由以下重量份的原料組成：羽毛纖維65，聚酯纖維24，甲基丙烯酸酯28，過(guò)硫酸鉀3，亞硫酸氫鈉4，2%對(duì)苯二酚溶液5，去離子水適量，乙醇適量，醋酸緩沖液適量，KH-570 3，羥基磷灰石粉末21，N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺1，乳化劑0.8，光引發(fā)劑TPO 1.5。
具體步驟如下：
（1）甲基丙烯酸酯接枝羽毛纖維的制備：
將羽毛纖維在去離子水中浸潤(rùn)5小時(shí)，轉(zhuǎn)移到四頸燒瓶中，滴加醋酸緩沖液調(diào)節(jié)pH至5，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，添加甲基丙烯酸酯、過(guò)硫酸鉀和亞硫酸氫鈉，控制溫度在70℃反應(yīng)2小時(shí)，之后滴加2%對(duì)苯二酚溶液終止反應(yīng)，收集接枝后的羽毛纖維，用去離子水水洗3次，在97℃干燥12小時(shí)至恒重，即得甲基丙烯酸酯接枝羽毛纖維；
（2）羥基磷灰石接枝羽毛纖維的制備：
①、改性羥基磷灰石的制備：
以9/1的體積比配置乙醇/水混合溶液，滴加醋酸緩沖液調(diào)節(jié)pH至4，加入KH-570，室溫水解30分鐘，加入羥基磷灰石粉末，超聲分散后置于水浴中，在70℃攪拌反應(yīng)60分鐘，升溫至85℃將溶劑蒸干后，依次使用乙醇和水多次抽洗，干燥、冷卻后，即得KH-570改性羥基磷灰石；
②、將改性羥基磷灰石加入到去離子水、N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺、乳化劑的混合液中，采用超聲波分散20分鐘，加入光引發(fā)劑TPO，然后將步驟（1）得到的甲基丙烯酸酯接枝羽毛纖維浸軋混合液中，取出后快速放入U(xiǎn)V輻射裝置中進(jìn)行紫外光接枝，輻照后洗滌烘干，即得羥基磷灰石接枝羽毛纖維；
（3）制氈：
①、將聚酯纖維、羽毛纖維混合開(kāi)松處理后，將梳理機(jī)和鋪網(wǎng)機(jī)接地放電，在溫度為25℃，濕度為75%條件下，將混合纖維喂入梳理機(jī)中，然后鋪網(wǎng)機(jī)鋪網(wǎng)，形成混合纖網(wǎng)，，并控制纖網(wǎng)的克重在300g/m2；
②、將上述混合纖網(wǎng)引入針刺機(jī)進(jìn)行預(yù)針刺，針刺密度為300針/cm2；形成具有一定強(qiáng)力和密度的素氈，然后進(jìn)行主針刺，針刺深度控制在10mm，針刺密度控制在800針/cm2；
（4）對(duì)上述針刺處理后的纖網(wǎng)進(jìn)行熱定型加固處理，即得所需過(guò)濾材料。
其中，所述的熱定型加固處理的溫度在170℃，熱定型的時(shí)間10分鐘。
性能測(cè)試結(jié)果：
拉伸強(qiáng)力：95.49cN；斷裂強(qiáng)力：9.6N。
孔隙率：96.58%；平均孔徑：43.25um；透氣量：394.27L/m2·s。