本發(fā)明涉及高分子材料，特別涉及一種光響應(yīng)型改性聚氯乙烯納米纖維的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、金，作為生活中常見(jiàn)的貴金屬之一。目前不僅作為珠寶飾品使得其消費(fèi)量急劇增加，此外，金也由于其良好的物理和化學(xué)性質(zhì)被應(yīng)用于電子產(chǎn)品，化學(xué)催化和航空航天等領(lǐng)域。但是自然高品位金資源的儲(chǔ)量是有限的，開(kāi)采成本也隨著資源的消耗日漸增加。現(xiàn)存的電子廢棄物和部分工業(yè)廢水中存在著豐富的金二次資源，其回收再利用可以極大的彌補(bǔ)自然金資源的消耗。因此，金資源的二次回收和利用對(duì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有極其重要的意義。

2、聚氯乙烯(pvc)作為一種常見(jiàn)的高分子聚合物，頻繁的使用會(huì)造成大量的含pvc垃圾產(chǎn)生。pvc廢棄物的處理通常采用填埋和焚燒的方法，但這樣的處理方法則會(huì)造成新的環(huán)境污染問(wèn)題。然而，由于pvc含有豐富的氯基團(tuán)側(cè)鏈，可以作為改性修飾pvc的反應(yīng)位點(diǎn)。因此，利用pvc作為基質(zhì)材料進(jìn)行改性后可以將有環(huán)境危害的pvc轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸娴男滦筒牧?，?duì)環(huán)境和資源再利用方面有著極其重要的意義。

3、傳統(tǒng)的金回收技術(shù)存在吸附劑效率低和選擇性差的問(wèn)題。利用靜電紡絲技術(shù)可以制備出具有較高比表面積的納米纖維，結(jié)合離子液體改性技術(shù)對(duì)纖維表面進(jìn)行正電荷功能化，同時(shí)提供了較多的氮活性位點(diǎn)。此外，由于接枝的吡啶環(huán)具有平面共軛結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出對(duì)光照的良好響應(yīng)，可以在可見(jiàn)光的照射下明顯地提升對(duì)溶液中金的吸附效果。因此，這類(lèi)光響應(yīng)的吸附材料可以作為從廢水中吸附回收金的潛在材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明采用一種簡(jiǎn)單的方法制備了一種光響應(yīng)型改性聚氯乙烯納米纖維，并將其用于水溶液中au3+的選擇性回收。本發(fā)明以聚氯乙烯(pvc)作為基質(zhì)材料，通過(guò)靜電紡絲技術(shù)進(jìn)行pvc納米纖維的制備，進(jìn)一步通過(guò)離子液體改性的方法對(duì)pvc納米纖維進(jìn)行修飾，成功制備了一種具有優(yōu)異吸附性能的改性pvc納米纖維。該納米纖維對(duì)au3+的最大吸附容量在可見(jiàn)光輔助促進(jìn)的條件下可達(dá)1243.75mg/g，吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和langmuir等溫吸附模型，且在復(fù)雜的強(qiáng)酸性工業(yè)廢水環(huán)境中表現(xiàn)出對(duì)au3+的高選擇性，其分配系數(shù)高達(dá)531.08l/g，表明其對(duì)au3+具有較高選擇性吸附能力。本發(fā)明將靜電紡絲技術(shù)和離子液體技術(shù)兩者相結(jié)合制備的改性納米纖維吸附材料表現(xiàn)出對(duì)光照較好的響應(yīng)性。本發(fā)明的制備的改性納米纖維通過(guò)提供可見(jiàn)光的照射，可以較大幅度的提升吸附速率和吸附容量，為廢水中金的回收提供了新的技術(shù)方法。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為，以聚氯乙烯(pvc)為基質(zhì)材料，采用靜電紡絲技術(shù)進(jìn)行納米纖維的制備，利用4，4-聯(lián)吡啶作為改性的功能基團(tuán)，制備出離子液體改性的pvc納米纖維。

3、本制備上述改性pvc納米纖維的制備方法，具體制備步驟如下：

4、(1)pvc靜電紡絲納米纖維的制備：

5、在燒杯中加入1.2-1.6g的聚氯乙烯(pvc)和8.4-8.8g的dmf和thf混合溶液(w/w＝1：1)，常溫下攪拌6h得到均一透明的紡絲液(wt＝12％-16％)，然后將所得的紡絲液置于10ml注射器中在靜電紡絲機(jī)中進(jìn)行紡絲；優(yōu)化后的紡絲機(jī)各參數(shù)設(shè)置為:電壓為15.0kv，紡絲液流速為1.0ml/h，滾筒速度為400r/min，接收距離為15cm，紡絲溫度和濕度分別為25±1℃和60±5％。

6、(2)制備改性pvc納米纖維：將制備的pvc納米纖維裁剪為1*1cm的小塊，然后稱取0.2g的pvc納米纖維小塊，并將其與0.14-0.42g的4，4-聯(lián)吡啶和0.5-1.5g的氫氧化鉀置于三頸燒瓶中，再加入40ml乙腈作為溶劑，在80℃磁力攪拌的條件下反應(yīng)1-3d，將反應(yīng)結(jié)束后的纖維粉末用純水洗滌3次以上后進(jìn)行離心，在80℃的條件下進(jìn)行真空干燥8h，得到改性pvc納米纖維。

7、作為優(yōu)選的紡絲液wt為12％，4，4-聯(lián)吡啶和氫氧化鉀的用量分別為0.28g和1.0g，反應(yīng)時(shí)間為3d。

8、本發(fā)明的另一目的在于將本發(fā)明所制備的光響應(yīng)型改性聚氯乙烯納米纖維作為吸附材料應(yīng)用于au3+的選擇性回收，如廢水中金的回收。

9、本發(fā)明制備的改性pvc納米纖維具有豐富的含氮基團(tuán)，可以作為吸附位點(diǎn)與au3+之間產(chǎn)生強(qiáng)的相互作用，從而對(duì)au3+進(jìn)行選擇性識(shí)別。此外，由于改性pvc納米纖維具有良好的光響應(yīng)性能，在光照的條件下可以促進(jìn)其與溶液中金之間的電子轉(zhuǎn)移，將au3+還原為au(0)，從而達(dá)到對(duì)整個(gè)吸附過(guò)程促進(jìn)的作用。

10、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：

11、1、本發(fā)明的改性聚氯乙烯納米纖維采用離子液體改性的方式將制備納米纖維表面富帶正電荷，實(shí)現(xiàn)對(duì)水溶液中的表現(xiàn)為負(fù)電荷的aucl4-進(jìn)行選擇性富集吸附。

12、2、本發(fā)明的改性聚氯乙烯納米纖維在與au3+的吸附過(guò)程涉及到靜電作用，配位作用和氧化還原反應(yīng)多種反應(yīng)機(jī)制同時(shí)作用，因此具有較高的吸附容量和較好的吸附效果。

13、3、本發(fā)明的改性聚氯乙烯納米纖維表現(xiàn)出對(duì)光有較好的響應(yīng)性，在可見(jiàn)光的促進(jìn)下能更進(jìn)一步提升對(duì)au3+的吸附效果，可以有效地解決較高濃度溶液中金吸附回收和去除的問(wèn)題，具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種光響應(yīng)型改性聚氯乙烯納米纖維的制備方法，其特征在于，以聚氯乙烯pvc為基質(zhì)材料，采用靜電紡絲技術(shù)進(jìn)行納米纖維的制備，并利用4，4-聯(lián)吡啶作為改性的功能基團(tuán)，制備出離子液體改性的pvc納米纖維，具體制備步驟如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光響應(yīng)型改性聚氯乙烯納米纖維的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，靜電紡絲機(jī)各參數(shù)設(shè)置為:電壓為15.0kv，紡絲液流速為1.0ml/h，滾筒速度為400r/min，接收距離為15cm，紡絲溫度和濕度分別為25±1℃和60±5％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光響應(yīng)型改性聚氯乙烯納米纖維的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，dmf和dhf的混合溶液中，二者的質(zhì)量百分比為1:1，得到的透明的紡絲液的質(zhì)量百分比為12％-16％。

4.權(quán)利要求1～3所述的光響應(yīng)型改性聚氯乙烯納米纖維的制備方法所制備的光響應(yīng)型改性聚氯乙烯納米纖維作為吸附材料應(yīng)用于au3+的選擇性回收。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種光響應(yīng)型改性聚氯乙烯納米纖維的制備方法及其應(yīng)用，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以聚氯乙烯(PVC)作為基質(zhì)材料，通過(guò)靜電紡絲技術(shù)進(jìn)行PVC納米纖維的制備，進(jìn)一步通過(guò)離子液體改性的方法對(duì)PVC納米纖維進(jìn)行修飾，成功制備了一種具有優(yōu)異吸附性能的改性PVC納米纖維。本發(fā)明將靜電紡絲技術(shù)和離子液體技術(shù)兩者相結(jié)合制備的改性納米纖維吸附材料表現(xiàn)出對(duì)光照較好的響應(yīng)性。通過(guò)提供可見(jiàn)光的照射，可以較大幅度的提升吸附速率和吸附容量，此外，本發(fā)明所制備的光響應(yīng)型改性聚氯乙烯納米纖維作為吸附材料應(yīng)用于Au<supgt;3+</supgt;的選擇性回收，可以有效地解決較高濃度溶液中金吸附回收和去除的問(wèn)題，具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：蘇林,聶陟楓,蘇臨輝,張毅,趙彥杰,何紅星,董浩楠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：云南弘盛鉑業(yè)新材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6