能去除重金属滤芯的制备方法与流程

1.本发明涉及一种净水滤芯材料的制备方法，尤其涉及一种能去除重金属的滤芯的制备方法。


背景技术：

2.目前，去除重金属的过滤材料，主要由以下几类：纤维类、树脂类、分离膜类及活性炭类，纤维类比如鳌合纤维，或者其他方法制备的纤维类过滤材料；树脂类改性的离子交换树脂具有一定的去除重金属的功能；分离膜类通过相转化的方式制备将吸附剂引入到分离膜(如中空纤维膜)表面，从而实现去除重金属功能。活性炭类通过对碳粉改造或者在烧结过程中引入吸附剂，实现去除重金属功能。
3.申请号为201810869708.9的中国发明专利申请公开《一种基于聚多巴胺改性的聚丙烯基吸附材料的制备方法》(公开号:cn108906003a)，该申请采用多巴胺涂覆在聚丙烯基吸附材料表面，然后接枝其他吸附剂，该方法可以在实现去除重金属功能，但是方法复杂，且多巴胺在碱性条件下容易脱落，导致重金属去除功能丧失。
4.申请号为201510067994.3的中国发明专利申请公开《一种吸附水中重金属螯合纤维材料的制备方法》(公开号:cn104667891a)，该申请利用等离子技术将活性基团接枝在聚丙烯纤维表面，然后将吸附剂通过活性基团接枝到纤维表面，实现去除重金属功能。该方法，步骤多，过程复杂，且通过等离子技术接枝的活性基团，均匀性和稳定性不佳。
5.目前，现有的去重金属材料普遍存在的如下问题：第一，制备工艺复杂，成本高：首先需要制备成纤维、膜丝或者离子交换树脂，然后再制作成滤芯，过程复杂，环节多，成品率低；第二，材料制备过程使用大量的有机溶剂，且会产生大量的有机废液和废气，对环境造成污染；第三，活性炭与吸附剂主要以物理键结合，结合能力弱，存在吸附剂流失的问题，滤芯性能稳定性存在风险。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种制备工艺简单、环保且效果稳定可靠的能去除重金属滤芯的制备方法。
7.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种能去除重金属滤芯的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
8.①
成纤维聚合物利用熔喷设备或者静电纺丝设备制备基底滤芯，该基底滤芯由一层材料或一层以上材料呈同心圆绕制而成的圆环柱体；
9.②
将基底滤芯放入含有重金属吸附剂的反应溶液中进行反应；
10.③
将反应后的基底滤芯用纯水冲洗，除去基底滤芯中残留的溶液；
11.④
将冲洗后的基底滤芯放入烘干，得到能去除重金属滤芯。
12.所述成纤维聚合物为聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸戊二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏氟乙
烯、聚甲醛、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺亚胺、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮、聚苯硫醚中的至少一种，优选聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯用于熔喷，优选聚醋酸乙烯酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺用于静电纺丝。
13.吸附剂为壳聚糖、n～羧甲基壳聚糖、乙二胺、聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、聚乙烯基咪唑、氨三乙酸、乙二胺四乙酸、单宁酸、儿茶酚、间苯三酚、植酸的至少一种，优选壳聚糖、乙二胺四乙酸、氨三乙酸、单宁酸、五乙烯六胺。
14.作为优选，步骤
②
中反应溶液溶剂为水浓度为0.1～10％wt，反应时间为0.5～24h，反应温度20～90℃。
15.作为优选，步骤
③
中纯水冲洗时间为5～60min，纯水的温度为20～60℃。
16.作为优选，步骤
④
中烘干温度为40～90℃，烘干时间为6～72h。
17.与现有技术相比，本发明的优点在于：通过整体浸泡反应的方式，直接将重金属吸附剂接枝于滤芯纤维表面，吸附剂在滤芯表界面上结合牢固，且滤芯内部吸附位点多，重金属吸附量大，重金属吸附剂在材料表面分布均匀，因此滤芯的去除效果高效且稳定，寿命长；含重金属吸附剂的反应溶液可以循环使用，降低生产成本，且减少废液排放，更加环保；通过一步法直接制备具有去除重金属功能的滤芯，整个制造工艺简单、方便、快速，成本低，容易实现大规模生产；同时又环保，没有废气产生。如采用pp作为内衬支撑层，使部分强度不高、韧性不强的材料做成熔喷滤芯，有利于拓展选材范围；
具体实施方式
18.以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
19.实施例1，首先利用熔喷设备制备内层是聚丙烯层，外层是聚对苯二甲酸丙二醇酯的圆环柱体滤芯，圆环柱体滤芯轴向中空；上述滤芯放入浓度为10％，温度为90℃的壳聚糖水溶液中，反应24h后，取出；反应后的滤芯用40℃纯水中洗1h；将冲洗干净的滤芯放入60℃烘箱干燥48h，得到最终滤芯。
20.21.实施例2，首先利用熔喷设备制备内层是聚丙烯层，外层是聚对苯二甲酸丁二醇酯进行熔喷的圆环柱体滤芯；将上述滤芯放入浓度为5％，温度为70℃的乙二胺四乙酸的水溶液中，反应8h后，取出；将反应后的滤芯用60℃纯水中洗10h；将冲洗干净的滤芯放入60℃烘箱干燥12h，得到最终滤芯。
[0022][0023]
实施例3，首先利用熔喷设备制备聚碳酸酯的圆环柱体滤芯；将上述滤芯放入浓度为10％，温度为80℃的氨三乙酸的水溶液中，反应12h后，取出；将反应后的滤芯用60℃纯水中洗12h；将冲洗干净的滤芯放入60℃烘箱干燥12h，得到最终滤芯。
[0024][0025]
实施例4，首先利用静电纺丝设备制备聚醚酰亚胺的圆环柱体滤芯；将上述滤芯放入浓度为0.1％，温度为25℃的单宁酸的水溶液中，反应0.5h后，取出；将反应后的滤芯用25℃纯水中洗0.5h；将冲洗干净的滤芯放入90℃烘箱干燥6h，得到最终滤芯。
[0026][0027]
实施例5，首先利用静电纺丝制备聚醋酸乙烯酯的圆环柱体滤芯；将上述滤芯放入浓度为1％，温度为60℃的五乙烯六胺的水溶液中，反应1h后，取出；将反应后的滤芯用50℃纯水中洗6h；将冲洗干净的滤芯放入50℃烘箱干燥6h，得到最终滤芯。
[0028]


技术特征：
1.一种能去除重金属滤芯的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
①
成纤维聚合物利用熔喷设备或者静电纺丝设备制备基底滤芯，该基底滤芯由一层材料或一层以上材料呈同心圆绕制而成的圆环柱体；
②
将基底滤芯放入含有重金属吸附剂的反应溶液中进行反应；
③
将反应后的基底滤芯用纯水冲洗，除去基底滤芯中残留的溶液；
④
将冲洗后的基底滤芯放入烘干，得到能去除重金属滤芯。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述成纤维聚合物为聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸戊二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚甲醛、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺亚胺、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮、聚苯硫醚中的至少一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤
②
中反应溶液中的重金属吸附剂为壳聚糖、n
‑
羧甲基壳聚糖、乙二胺、聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、聚乙烯基咪唑、氨三乙酸、乙二胺四乙酸、单宁酸、儿茶酚、间苯三酚、植酸的至少一种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤
②
中反应溶液溶剂为水浓度为0.1～10％wt，反应时间为0.5～24h，反应温度20～90℃。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤
③
中纯水冲洗时间为5～60min，纯水的温度为20～60℃。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤
④
中烘干温度为40～90℃，烘干时间为6～72h。

技术总结
一种能去除重金属滤芯的制备方法，其特征在于包括如下步骤：


技术研发人员：林春儿 陈承 刘戈 茅忠群 诸永定
受保护的技术使用者：宁波方太厨具有限公司
技术研发日：2021.09.26
技术公布日：2022/1/3