一种多功能纳米纤维水净化膜的制备方法

1.本发明涉及水净化膜领域，具体为一种多功能纳米纤维水净化膜的制备方法。


背景技术：

2.水是生命之源，也是社会经济发展与社会进步的物质基础。虽然我国的国土面积排名世界第三，但是我国水资源仍然很匮乏，是世界十三个最缺水的国家之一。所以对于水资源我们更应该循环利用，所以就需要一些净化装置对水资源进行净化处理。
3.目前对水净化的主要方式是通过净化膜层对水进行过滤和净化，但是现在的水净化膜中的杀菌剂在净化膜上分布不均匀，且杀菌剂还容易从水净化膜上脱落，导致净化膜无法持续稳定的去除水中的细菌和病毒，同时水水净化还需要处理水中的重金属离子，而当前的水净化需要添加去除重金属功能的净化膜，并且水净化膜因为带有过滤的功能，具有细微的纤维，因此对水净化膜进行清洁时很容易导致水净化膜损坏，进而严重影响水净化膜的使用效果和使用寿命。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种多功能纳米纤维水净化膜的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种多功能纳米纤维水净化膜的制备方法，其步骤如下：
8.s1：取高分子溶液与有机溶剂充分混合，然后分成三份等量的混合溶液；
9.s2：取一份混合溶解加入硝酸银溶液和纳米铁粒子乳化，得到乳化液；
10.s3：向剩下的两份混合溶液中各取1/10质量份的混合溶液放入玻璃杯中，再向乳化液中取2/10质量份的乳化液放入盛有混合溶液玻璃杯，充分搅拌时混合溶液与乳化液充分混合得到搅拌液，将搅拌液均等分为两份；
11.s4：将两组混合溶液、两组搅拌液和乳化液依次注射与纺丝电极中，通过静电纺丝机纺织出多功能纳米纤维水净化膜；
12.s5：将s4得到的多功能纳米纤维水净化膜放入恒温箱内进行温筛处理。
13.作为进一步优选，所述s1中的高分子溶液具体为pvdf、pes、pva、芳纶和聚酰亚胺的一种或多种，所述有机溶剂具体为ace、dmf、dmso和dmac的任意一种或多种。
14.作为进一步优选，所述s2中的乳化的过程具体为先加入硝酸银溶液操作至半乳化状态，然后加入纳米铁粒子操作至完全乳化。
15.作为进一步优选，所述s4中的多功能纳米纤维水净化膜纺织顺序具体为混合液、搅拌液、乳化液、搅拌液和混合液，进而得到的多功能纳米纤维水净化膜共有五层，分别为第一过滤层、第一过渡层、杀菌层、第二过渡层和第二过滤层。
16.作为进一步优选，在纺织多功能纳米纤维水净化膜时，先纺织第一过滤层，在第一过滤层纺织结束后在第一过滤层的尾端纺织第一过渡层，纺织第一过渡层时从第一过滤层的尾端向首端进行纺织，直到第一过渡层将第一过滤层完全覆盖，然后纺织杀菌层将第一过渡层覆盖，再纺织第二过渡层将杀菌层覆盖，最后纺织第二过滤层将第二过渡层覆盖。
17.作为进一步优选，所述第一过滤层位于多功能纳米纤维水净化膜的最外层。
18.作为进一步优选，所述第一过滤层和第二过滤层的纤维直径均为800-1000纳米，所述第一过渡层的纤维直径为700-900纳米，所述杀菌层的纤维直径为400-600纳米，所述第二过渡层的纤维直径为400-500纳米。
19.作为进一步优选，所述第一过滤层、第一过渡层、杀菌层、第二过渡层和第二过滤层的厚度比为1.3-1.5：0.3-0.5：0.6-0.8：0.2-0.3：1-1.2。
20.作为进一步优选，所述s5中温筛的条件为在恒温箱内80-100度烤制20-30分钟。
21.(三)有益效果
22.本发明提供了一种多功能纳米纤维水净化膜的制备方法，具备以下有益效果：
23.本发明采用的纳米纤维膜在制备时采用同纤维材料溶液一分三的方式，使没组溶液中的纤维材料参数相同，保证后续纺织的纤维膜之间结构相同，组合效果也更佳，且纳米纤维膜具有五层结构，五层使用静电纺丝连续覆盖式纺丝，使五层膜壳有效的结合在一起，并且中间为的杀菌层被两层过渡层保护，过渡层内掺杂有杀菌层内的硝酸银和纳米铁粒子，使得过渡层在保护杀菌层的同时具有一定的杀菌效果，进而降低杀菌层内硝酸银和纳米铁粒子的损耗；并且在杀菌层两侧过滤层的另一侧各设置一层过滤层，过滤层可有效对杀菌层进行保护，使得对水净化膜清洁时不必担心损伤杀菌层，杀菌层内的硝酸银和纳米铁粒子与高分子溶液混合至乳化的状态，有效方式硝酸银和纳米铁粒子在纺丝时因时间过长而产生沉淀，使硝酸银和纳米铁粒子纺丝后在杀菌层上的分布更均匀，进而硝酸银与纳米单质铁粒子反应生成纳米银均匀镶嵌在纳米纤维上，使银粒子固定在纳米纤维膜上，用在水净化过程中，银粒子不易流失，达到持续稳定去除水中细菌病毒的作用，单质铁能还原水中的重金属离子，达到去除饮用水中重金属的目的，单质铁被银离子氧化成二价铁离子后仍具有还原性，仍可以去除水中重金属离子，同时在纳米纤维膜成型后通过加热烤制，使纳米铁粒子在纳米纤维膜中分布更均匀，进而去除重金属离子的效果更佳。
具体实施方式
24.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示
第一特征水平高度小于第二特征。
26.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
27.实施例1
28.本发明实施例提供一种多功能纳米纤维水净化膜的制备方法，其步骤如下：
29.s1：取高分子溶液与有机溶剂充分混合，然后分成三份等量的混合溶液；
30.s2：取一份混合溶解加入硝酸银溶液和纳米铁粒子乳化，得到乳化液；
31.s3：向剩下的两份混合溶液中各取1/10质量份的混合溶液放入玻璃杯中，再向乳化液中取2/10质量份的乳化液放入盛有混合溶液玻璃杯，充分搅拌使混合溶液与乳化液充分混合得到搅拌液，将搅拌液均等分为两份；
32.s4：将两组混合溶液、两组搅拌液和乳化液按顺序注射于纺丝电极中，通过静电纺丝机纺织出多功能纳米纤维水净化膜；
33.s5：将s4得到的多功能纳米纤维水净化膜放入恒温箱内进行温筛处理。
34.在本实施例中，s1中的高分子溶液具体为pvdf、pes、pva、芳纶和聚酰亚胺的一种或多种，有机溶剂具体为ace、dmf、dmso和dmac的任意一种或多种。
35.具体的，s2中的乳化的过程具体为先加入硝酸银溶液操作至半乳化状态，然后加入纳米铁粒子操作至完全乳化。
36.在本实施例中，s4中的多功能纳米纤维水净化膜纺织顺序具体为混合液、搅拌液、乳化液、搅拌液和混合液，进而得到的多功能纳米纤维水净化膜共有五层，分别为第一过滤层、第一过渡层、杀菌层、第二过渡层和第二过滤层。
37.其中，在纺织多功能纳米纤维水净化膜时，先纺织第一过滤层，在第一过滤层纺织结束后在第一过滤层的尾端纺织第一过渡层，纺织第一过渡层时从第一过滤层的尾端向首端进行纺织，直到第一过渡层将第一过滤层完全覆盖，然后纺织杀菌层将第一过渡层覆盖，再纺织第二过渡层将杀菌层覆盖，最后纺织第二过滤层将第二过渡层覆盖。
38.具体的，第一过滤层位于多功能纳米纤维水净化膜的最外层。
39.进一步的，第一过滤层和第二过滤层的纤维直径均为800纳米，第一过渡层的纤维直径为700纳米，杀菌层的纤维直径为400纳米，第二过渡层的纤维直径为400纳米。
40.更进一步，第一过滤层、第一过渡层、杀菌层、第二过渡层和第二过滤层的厚度比为 1.3：0.3：0.6：0.2：1。
41.在本实施例中，s5中温筛的条件为在恒温箱内80度烤制30分钟。
42.实施例2
43.本发明实施例提供一种多功能纳米纤维水净化膜的制备方法，其步骤如下：
44.s1：取高分子溶液与有机溶剂充分混合，然后分成三份等量的混合溶液；
45.s2：取一份混合溶解加入硝酸银溶液和纳米铁粒子乳化，得到乳化液；
46.s3：向剩下的两份混合溶液中各取1/10质量份的混合溶液放入玻璃杯中，再向乳
化液中取2/10质量份的乳化液放入盛有混合溶液玻璃杯，充分搅拌使混合溶液与乳化液充分混合得到搅拌液，将搅拌液均等分为两份；
47.s4：将两组混合溶液、两组搅拌液和乳化液按顺序注射于纺丝电极中，通过静电纺丝机纺织出多功能纳米纤维水净化膜；
48.s5：将s4得到的多功能纳米纤维水净化膜放入恒温箱内进行温筛处理。
49.在本实施例中，s1中的高分子溶液具体为pvdf、pes、pva、芳纶和聚酰亚胺的一种或多种，有机溶剂具体为ace、dmf、dmso和dmac的任意一种或多种。
50.具体的，s2中的乳化的过程具体为先加入硝酸银溶液操作至半乳化状态，然后加入纳米铁粒子操作至完全乳化。
51.在本实施例中，s4中的多功能纳米纤维水净化膜的纺织顺序具体为混合液、搅拌液、乳化液、搅拌液和混合液，进而得到的多功能纳米纤维水净化膜共有五层，分别为第一过滤层、第一过渡层、杀菌层、第二过渡层和第二过滤层。
52.其中，在纺织多功能纳米纤维水净化膜时，先纺织第一过滤层，在第一过滤层纺织结束后在第一过滤层的尾端纺织第一过渡层，纺织第一过渡层时从第一过滤层的尾端向首端进行纺织，直到第一过渡层将第一过滤层完全覆盖，然后纺织杀菌层将第一过渡层覆盖，再纺织第二过渡层将杀菌层覆盖，最后纺织第二过滤层将第二过渡层覆盖。
53.具体的，第一过滤层位于多功能纳米纤维水净化膜的最外层。
54.进一步的，第一过滤层和第二过滤层的纤维直径均为850纳米，第一过渡层的纤维直径为700纳米，杀菌层的纤维直径为500纳米，第二过渡层的纤维直径为420纳米。
55.更进一步，第一过滤层、第一过渡层、杀菌层、第二过渡层和第二过滤层的厚度比为 1.4：0.3：0.7：0.2：1。
56.在本实施例中，s5中温筛的条件为在恒温箱内80度烤制23分钟。
57.实施例3
58.本发明实施例提供一种多功能纳米纤维水净化膜的制备方法，其步骤如下：
59.s1：取高分子溶液与有机溶剂充分混合，然后分成三份等量的混合溶液；
60.s2：取一份混合溶解加入硝酸银溶液和纳米铁粒子乳化，得到乳化液；
61.s3：向剩下的两份混合溶液中各取1/10质量份的混合溶液放入玻璃杯中，再向乳化液中取2/10质量份的乳化液放入盛有混合溶液玻璃杯，充分搅拌使混合溶液与乳化液充分混合得到搅拌液，将搅拌液均等分为两份；
62.s4：将两组混合溶液、两组搅拌液和乳化液按顺序注射于纺丝电极中，通过静电纺丝机纺织出多功能纳米纤维水净化膜；
63.s5：将s4得到的多功能纳米纤维水净化膜放入恒温箱内进行温筛处理。
64.在本实施例中，s1中的高分子溶液具体为pvdf、pes、pva、芳纶和聚酰亚胺的一种或多种，有机溶剂具体为ace、dmf、dmso和dmac的任意一种或多种。
65.具体的，s2中的乳化的过程具体为先加入硝酸银溶液操作至半乳化状态，然后加入纳米铁粒子操作至完全乳化。
66.在本实施例中，s4中的多功能纳米纤维水净化膜的纺织顺序具体为混合液、搅拌液、乳化液、搅拌液和混合液，进而得到的多功能纳米纤维水净化膜共有五层，分别为第一过滤层、第一过渡层、杀菌层、第二过渡层和第二过滤层。
67.其中，在纺织多功能纳米纤维水净化膜时，先纺织第一过滤层，在第一过滤层纺织结束后在第一过滤层的尾端纺织第一过渡层，纺织第一过渡层时从第一过滤层的尾端向首端进行纺织，直到第一过渡层将第一过滤层完全覆盖，然后纺织杀菌层将第一过渡层覆盖，再纺织第二过渡层将杀菌层覆盖，最后纺织第二过滤层将第二过渡层覆盖。
68.具体的，第一过滤层位于多功能纳米纤维水净化膜的最外层。
69.进一步的，第一过滤层和第二过滤层的纤维直径均为1000纳米，第一过渡层的纤维直径为780纳米，杀菌层的纤维直径为530纳米，第二过渡层的纤维直径为450纳米。
70.更进一步，第一过滤层、第一过渡层、杀菌层、第二过渡层和第二过滤层的厚度比为 1.4：0.4：0.7：0.25：1.1。
71.在本实施例中，s5中温筛的条件为在恒温箱内85度烤制22分钟。
72.实施例4
73.本发明实施例提供一种多功能纳米纤维水净化膜的制备方法，其步骤如下：
74.s1：取高分子溶液与有机溶剂充分混合，然后分成三份等量的混合溶液；
75.s2：取一份混合溶解加入硝酸银溶液和纳米铁粒子乳化，得到乳化液；
76.s3：向剩下的两份混合溶液中各取1/10质量份的混合溶液放入玻璃杯中，再向乳化液中取2/10质量份的乳化液放入盛有混合溶液玻璃杯，充分搅拌使混合溶液与乳化液充分混合得到搅拌液，将搅拌液均等分为两份；
77.s4：将两组混合溶液、两组搅拌液和乳化液按顺序注射于纺丝电极中，通过静电纺丝机纺织出多功能纳米纤维水净化膜；
78.s5：将s4得到的多功能纳米纤维水净化膜放入恒温箱内进行温筛处理。
79.在本实施例中，s1中的高分子溶液具体为pvdf、pes、pva、芳纶和聚酰亚胺的一种或多种，有机溶剂具体为ace、dmf、dmso和dmac的任意一种或多种。
80.具体的，s2中的乳化的过程具体为先加入硝酸银溶液操作至半乳化状态，然后加入纳米铁粒子操作至完全乳化。
81.在本实施例中，s4中的多功能纳米纤维水净化膜纺织顺序具体为混合液、搅拌液、乳化液、搅拌液和混合液，进而得到的多功能纳米纤维水净化膜共有五层，分别为第一过滤层、第一过渡层、杀菌层、第二过渡层和第二过滤层。
82.其中，在纺织多功能纳米纤维水净化膜时，先纺织第一过滤层，在第一过滤层纺织结束后在第一过滤层的尾端纺织第一过渡层，纺织第一过渡层时从第一过滤层的尾端向首端进行纺织，直到第一过渡层将第一过滤层完全覆盖，然后纺织杀菌层将第一过渡层覆盖，再纺织第二过渡层将杀菌层覆盖，最后纺织第二过滤层将第二过渡层覆盖。
83.具体的，第一过滤层位于多功能纳米纤维水净化膜的最外层。
84.进一步的，第一过滤层和第二过滤层的纤维直径均为850纳米，第一过渡层的纤维直径为800纳米，杀菌层的纤维直径为550纳米，第二过渡层的纤维直径为500纳米。
85.更进一步，第一过滤层、第一过渡层、杀菌层、第二过渡层和第二过滤层的厚度比为 1.4：0.4：0.7：0.3：1.1。
86.在本实施例中，s5中温筛的条件为在恒温箱内90度烤制25分钟。
87.实施例5
88.本发明实施例提供一种多功能纳米纤维水净化膜的制备方法，其步骤如下：
89.s1：取高分子溶液与有机溶剂充分混合，然后分成三份等量的混合溶液；
90.s2：取一份混合溶解加入硝酸银溶液和纳米铁粒子乳化，得到乳化液；
91.s3：向剩下的两份混合溶液中各取1/10质量份的混合溶液放入玻璃杯中，再向乳化液中取2/10质量份的乳化液放入盛有混合溶液玻璃杯，充分搅拌使混合溶液与乳化液充分混合得到搅拌液，将搅拌液均等分为两份；
92.s4：将两组混合溶液、两组搅拌液和乳化液按顺序注射于纺丝电极中，通过静电纺丝机纺织出多功能纳米纤维水净化膜；
93.s5：将s4得到的多功能纳米纤维水净化膜放入恒温箱内进行温筛处理。
94.在本实施例中，s1中的高分子溶液具体为pvdf、pes、pva、芳纶和聚酰亚胺的一种或多种，有机溶剂具体为ace、dmf、dmso和dmac的任意一种或多种。
95.具体的，s2中的乳化的过程具体为先加入硝酸银溶液操作至半乳化状态，然后加入纳米铁粒子操作至完全乳化。
96.在本实施例中，s4中的多功能纳米纤维水净化膜纺织顺序具体为混合液、搅拌液、乳化液、搅拌液和混合液，进而得到的多功能纳米纤维水净化膜共有五层，分别为第一过滤层、第一过渡层、杀菌层、第二过渡层和第二过滤层。
97.具体的，第一过滤层位于多功能纳米纤维水净化膜的最外层。
98.进一步的，第一过滤层和第二过滤层的纤维直径均为1000纳米，第一过渡层的纤维直径为900纳米，杀菌层的纤维直径为600纳米，第二过渡层的纤维直径为500纳米。
99.更进一步，第一过滤层、第一过渡层、杀菌层、第二过渡层和第二过滤层的厚度比为 1.5：0.5：0.8：0.3：1.2。
100.在本实施例中，s5中温筛的条件为在恒温箱内100度烤制25分钟。
101.其中上述五组实施例中的高分子溶液材料相同。
102.表1：各组实施例的杀菌效率、重金属去除率和过滤效率检测结果对比：
[0103][0104]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。