一種吸附纖維的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種吸附纖維的制備方法，具體包括以下步驟：首先將聚合物、表面活性劑、熔融指數(shù)調(diào)節(jié)劑以及無機(jī)填料機(jī)械攪拌混合得到混合料；然后將混合料倒入熔噴紡絲機(jī)進(jìn)料口，經(jīng)過熔噴紡絲得到直徑為0.6～5微米的超細(xì)吸附纖維。本發(fā)明公開的新型吸附纖維，因?yàn)闊o機(jī)填料通過結(jié)合力均勻地分布在其表面，從而極大地增加了超細(xì)纖維的比表面積，使其對(duì)水中的污染物吸附速度更快，吸附容量更大。而且，運(yùn)用超細(xì)纖維通過吸附工藝處理低濃度有機(jī)廢水設(shè)備簡單，易操作，應(yīng)用范圍廣。
【專利說明】一種吸附纖維的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種吸附材料的制造技術(shù)，具體涉及一種吸附纖維的制備方法，屬于高分子材料制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和人們生活水平的日益提高，人類的生存環(huán)境也發(fā)生了較大的變化。工業(yè)的發(fā)展無疑為經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)，但由于部分企業(yè)缺乏合理的計(jì)劃和管理，也對(duì)人類和社會(huì)造成了環(huán)境的污染和水資源的污染。環(huán)境及水資源與人類的生存息息相關(guān)，因而在保護(hù)水質(zhì)免受污染的同時(shí)還要致力于污水凈化。
[0003]在水污染治理過程中，化學(xué)沉淀法、離子交換法、溶劑萃取法、電化學(xué)還原法、高分子重金屬捕集劑法、滲析、生物吸附等方法一直被廣泛采用。目前對(duì)于低濃度的有機(jī)廢水的處理及凈化一般都采用滲透膜和超細(xì)纖維等技術(shù)。其中，滲透膜技術(shù)因?yàn)槠鋵?duì)水質(zhì)要求極高，且處理成本高，其應(yīng)用范圍受到很大限制。
[0004]超細(xì)纖維作為一類新型吸附材料由于其成本低、效率高、易推廣等優(yōu)點(diǎn)而在近年來受到關(guān)注。與傳統(tǒng)纖維吸附材料相比，超細(xì)纖維由于纖度極細(xì)(直徑在5微米以下)，由超細(xì)纖維制成的纖維制品比表面積可大大增加，毛細(xì)效應(yīng)顯著增強(qiáng)，吸附性能大幅度提高，有利于其在廢水凈化等方面的應(yīng)用?，F(xiàn)有技術(shù)中的超細(xì)纖維由普通聚丙烯熔噴生產(chǎn)，對(duì)水中污染物吸附無選擇性，且吸附容量小，一般只能應(yīng)用于水相對(duì)比較純凈的污染水體，在應(yīng)用過程中受水質(zhì)影響較大。所以，需要研發(fā)新的吸附速度快、吸附量大并且制備簡易的吸附纖維。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種吸附纖維的制備方法，由此制備的吸附材料具有吸附速度快、吸附容量大、強(qiáng)度好和可重復(fù)使用的特點(diǎn)。
[0006]為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種吸附纖維的制備方法，包括以下步驟:首先將聚合物、表面活性劑、熔融指數(shù)調(diào)節(jié)劑以及無機(jī)填料混合得到混合材料；然后將混合材料喂入熔噴紡絲機(jī)，經(jīng)過熔噴紡絲得到直徑為0.6?5微米的纖維，即為吸附纖維；
所述混合材料中，聚合物、表面活性劑、熔融指數(shù)調(diào)節(jié)劑以及無機(jī)填料的質(zhì)量比為(30 ?85): (0.5 ?3): (O ?50): (0.1 ?20)；
所述聚合物為分子量為3000?4000的聚丙烯、超低密度聚乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚氟二烯、全氟烷基乙烯基醚、聚四氟乙烯；
所述表面活性劑為含氟表面活性劑或者含硅表面活性劑；
所述無機(jī)填料為十六烷基三甲基溴化銨改性白土、十六烷基三甲基溴化銨改性膨潤土、氣相二氧化硅以及納米碳酸鈣中的一種或幾種；
所述熔噴紡絲時(shí)，螺桿計(jì)量為2?5千克/小時(shí)，螺桿溫度為120?300°C，噴頭溫度為150?300°C，熱空氣溫度為150?350°C。
[0007]優(yōu)選的技術(shù)方案，所述混合材料中，聚合物、表面活性劑、熔融指數(shù)調(diào)節(jié)劑以及無機(jī)填料的質(zhì)量比為65: 2: 25: 8。
[0008]優(yōu)選的技術(shù)方案，所述聚合物為分子量為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯；所述表面活性劑為含氟表面活性劑；所述無機(jī)填料為十六烷基三甲基溴化銨改性白土。
[0009]優(yōu)選的技術(shù)方案，所述熔噴紡絲時(shí)螺桿計(jì)量為2千克/小時(shí)，螺桿溫度為280°C，噴頭溫度為295°C，熱空氣溫度為310°C。
[0010]上述技術(shù)方案中，表面活性劑屬于現(xiàn)有技術(shù)，可以為含氟表面活性劑，比如AF-8850P (上海亞孚化學(xué)有限公司)、FC0-183 (杭州仁杉科技有限公司有限)、F0RAFAC1157(美國杜邦)、N-乙基全氟辛基磺酰胺(武漢百奈特化工有限公司)、全氟辛基磺酸鉀FT-95(武漢百奈特化工有限公司)；也可以為含硅表面活性劑，比如三硅氧烷類表面活性劑。
[0011]上述技術(shù)方案中涉及的熔融指數(shù)調(diào)節(jié)劑可以調(diào)節(jié)聚合物在熔融狀態(tài)下的熔融指數(shù)，屬于現(xiàn)有技術(shù)。例如:熔融指數(shù)調(diào)節(jié)劑YP803，YP806，YP808 (惠州譽(yù)普化工有限公司)，熔融指數(shù)調(diào)節(jié)劑ΜΥ-369 (上海合鑫精細(xì)化工有限公司)。
[0012]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):
(I)本發(fā)明首次公開了復(fù)合了無機(jī)填料的新型吸附纖維，通過表面活性劑的調(diào)節(jié)在聚合物纖維與無機(jī)填料表面形成交聯(lián)層，既保證了無機(jī)填料在纖維基質(zhì)中的均勻分散，又保持了纖維的機(jī)械強(qiáng)度；解決了現(xiàn)有技術(shù)中無機(jī)填料難與熔融的聚合物相容的問題，避免了因無機(jī)填料在聚合物熔液中的團(tuán)簇而在聚合物固化后析出在纖維表面，容易脫落的情況。
[0013](2)本發(fā)明通過在聚合物纖維表面復(fù)合無機(jī)填料，進(jìn)一步增加了超細(xì)纖維的比表面積，從而有效提升吸附纖維的吸附速度與吸附容量。
[0014](3)本發(fā)明的制備方法簡單，易于操作，制備時(shí)間短，適合工業(yè)化生產(chǎn)；所制備的吸附纖維性能穩(wěn)定，適合復(fù)雜污染水體以及深度污染水體的凈化，特別是對(duì)典型的印染廢水處理時(shí)，化學(xué)需氧量(COD)降低達(dá)85.71%。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
印染廢水在污水處理中具有典型性，本發(fā)明中以低濃度印染廢水為處理對(duì)象進(jìn)行吸附性能測試。
[0016]實(shí)施例一
將聚合物PP 80份，氟類表面活性劑AF-8850P (上海亞孚化學(xué)有限公司)2份，助劑熔融指數(shù)調(diào)節(jié)劑ΥΡ803 (惠州譽(yù)普化工有限公司)8.5份、氣相二氧化硅9.5份混合均勻，然后加入熔噴紡絲機(jī)中進(jìn)行紡絲，螺桿溫度為220°C，噴頭溫度為235°C，熱空氣溫度為240°C，螺桿計(jì)量為2公斤/時(shí)，進(jìn)行噴絲即可。所得纖維直徑為1.2微米，對(duì)低濃度的印染廢水進(jìn)行處理(纖維和廢水質(zhì)量比為1:50)，COD由560 ppm降至240 ppm，去除率為57.14%。
[0017]實(shí)施例二
將聚合物PP60份，硅類表面活性劑七甲基三硅氧烷2份，助劑熔融指數(shù)調(diào)節(jié)劑YP803(惠州譽(yù)普化工有限公司)28.5份、氣相二氧化硅9.5份混合均勻，然后進(jìn)入熔噴紡絲機(jī)中進(jìn)行紡絲，螺桿溫度為220°C，噴頭溫度為235°C，熱空氣溫度為240°C，螺桿計(jì)量為2公斤/時(shí)，進(jìn)行噴絲即可。所得纖維直徑為1.0微米，對(duì)低濃度的印染廢水進(jìn)行處理(纖維和廢水質(zhì)量比為1:50)，COD由560 ppm降至180 ppm，去除率為67.86%。
[0018]實(shí)施例三
將聚合物PP50份，氟類表面活性劑FC0-183 (杭州仁杉科技有限公司有限)3份，助劑熔融指數(shù)調(diào)節(jié)劑YP808 (惠州譽(yù)普化工有限公司)40份、CTMAB (十六烷基三甲基溴化銨)改性膨潤土 (油性)7份混合均勻，然后進(jìn)入熔噴紡絲機(jī)中進(jìn)行紡絲，螺桿溫度為180°C，噴頭溫度為190°C，熱空氣溫度為210°C，螺桿計(jì)量為3公斤/時(shí)，進(jìn)行噴絲即可。所得纖維直徑為0.8微米，對(duì)低濃度的印染廢水進(jìn)行處理(纖維和廢水質(zhì)量比為1:50)，COD由560 ppm降至300 ppm，去除率為46.43%。
[0019]實(shí)施例四
將聚合物PE40份，表面活性劑F0RAFAC1157 (美國杜邦)1.5份，助劑熔融指數(shù)調(diào)節(jié)劑合鑫MY-369 (上海合鑫精細(xì)化工有限公司)50份、CTMAB (十六烷基三甲基溴化銨)改性膨潤土 (油性)6份混合均勻，然后進(jìn)入熔噴紡絲機(jī)中進(jìn)行紡絲，螺桿溫度為150°C，噴頭溫度為165°C，熱空氣溫度為180°C，螺桿計(jì)量為2公斤/時(shí)，進(jìn)行噴絲即可。所得纖維直徑為1.7微米，對(duì)低濃度的印染廢水進(jìn)行處理(纖維和廢水質(zhì)量比為1:50)，COD由560 ppm降至120ppm，去除效率為78.57%。
[0020]實(shí)施例五
將聚合物PET65份，氟類表面活性劑AF-8850P (上海亞孚化學(xué)有限公司)2份，助劑熔融指數(shù)調(diào)節(jié)劑YP803 (惠州譽(yù)普化工有限公司)25份、CTMAB (十六烷基三甲基溴化銨)改性白土(油性)8份混合均勻，然后進(jìn)入熔噴紡絲機(jī)中進(jìn)行紡絲，螺桿溫度為280°C，噴頭溫度為295°C，熱空氣溫度為310°C，螺桿計(jì)量為2公斤/時(shí)，進(jìn)行噴絲即可。所得纖維直徑為
0.6微米，對(duì)低濃度的印染廢水進(jìn)行處理(纖維和廢水質(zhì)量比為1:50)，COD由560 ppm降至80 ppm,去除效率為85.71%。
[0021]實(shí)施例六
將聚合物PP70份，氟類表面活性劑N-乙基全氟辛基磺酰胺(武漢百奈特化工有限公司)2份，助劑熔融指數(shù)調(diào)節(jié)劑YP806 (惠州譽(yù)普化工有限公司)18.5份、CTMAB (十六烷基三甲基溴化銨)改性白土 9.5份混合均勻，然后進(jìn)入熔噴紡絲機(jī)中進(jìn)行紡絲，螺桿溫度為220°C，噴頭溫度為235°C，熱空氣溫度為240°C，螺桿計(jì)量為2公斤/時(shí)，進(jìn)行噴絲即可。所得纖維直徑為0.7微米，對(duì)低濃度的印染廢水進(jìn)行處理(纖維和廢水質(zhì)量比為1:50)，COD由560 ppm降至110 ppm，去除效率為80.36%。
[0022]實(shí)施例七
將聚合物PC 80份，氟類表面活性劑FT-95--全氟辛基磺酸鉀(武漢百奈特化工有限公司)1份，助劑熔融指數(shù)調(diào)節(jié)劑YP803 (惠州譽(yù)普化工有限公司)8.5份、納米碳酸鈣10.5份混合均勻，然后進(jìn)入熔噴紡絲機(jī)中進(jìn)行紡絲，螺桿溫度為260°C，噴頭溫度為285°C，熱空氣溫度為300°C，螺桿計(jì)量為1.5公斤/時(shí)，進(jìn)行噴絲即可。所得纖維直徑為2.8微米，對(duì)低濃度的印染廢水進(jìn)行處理(纖維和廢水質(zhì)量比為1:50)，COD由560 ppm降至240 ppm，去除效率為57.14%。
[0023]實(shí)施例八
將聚合物PVF 80份，氟類表面活性劑AF-8850P (上海亞孚化學(xué)有限公司)3份、CTMAB (十六烷基三甲基溴化銨)改性膨潤土 (油性)16.5份混合均勻，然后進(jìn)入熔噴紡絲機(jī)中進(jìn)行紡絲，螺桿溫度為320°C，噴頭溫度為335°C，熱空氣溫度為350°C，螺桿計(jì)量為2公斤/時(shí)，進(jìn)行噴絲即可。所得纖維直徑為1.7微米，對(duì)低濃度的印染廢水進(jìn)行處理(纖維和廢水質(zhì)量比為1:50)，COD由560 ppm降至150 ppm，去除效率為73.21%。
[0024]實(shí)施例九
將聚合物全氟烷基乙烯基醚PFA 70份，氟類表面活性劑AF-8850P (上海亞孚化學(xué)有限公司)I份，助劑熔融指數(shù)調(diào)節(jié)劑YP803 (惠州譽(yù)普化工有限公司)28.5份、氣相二氧化硅10.5份混合均勻，然后進(jìn)入熔噴紡絲機(jī)中進(jìn)行紡絲，螺桿溫度為500°C，噴頭溫度為535°C，熱空氣溫度為540°C，螺桿計(jì)量為2公斤/時(shí)，進(jìn)行噴絲即可。所得纖維直徑為1.3微米，對(duì)低濃度的印染廢水進(jìn)行處理(纖維和廢水質(zhì)量比為1:50)，COD由560 ppm降至340 ppm,去除效率為39.29%。
【權(quán)利要求】
1.一種吸附纖維的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:首先將聚合物、表面活性齊?、熔融指數(shù)調(diào)節(jié)劑以及無機(jī)填料通過機(jī)械攪拌混合得到混合料；然后將混合料喂入熔噴紡絲機(jī)，經(jīng)過熔噴紡絲得到直徑為0.6~5微米的超細(xì)纖維，即為吸附纖維； 所述混合料中，聚合物、表面活性劑、熔融指數(shù)調(diào)節(jié)劑以及無機(jī)填料的質(zhì)量比為(30~85): (0.5 ~3): (O ~50): (0.1 ~20)； 所述聚合物為分子量為3000~4000的聚丙烯、超低密度聚乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚氟二烯、全氟烷氧基聚合物或者聚四氟乙烯； 所述表面活性劑為含氟表面活性劑或者含硅表面活性劑； 所述無機(jī)填料為十六烷基三甲基溴化銨改性白土、十六烷基三甲基溴化銨改性膨潤土、氣相二氧化硅以及納米碳酸鈣中的一種或幾種； 所述熔噴紡絲時(shí)，螺桿計(jì)量為2~5千克/小時(shí)，螺桿溫度為120~300°C，噴頭溫度為150~300°C，熱空氣溫度為150~350°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述吸附纖維的制備方法，其特征在于:所述混合料中，聚合物、表面活性劑、熔融指數(shù)調(diào)節(jié)劑以及無機(jī)填料的質(zhì)量比為65: 2: 25: 8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述吸附纖維的制備方法，其特征在于:所述聚合物為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯；所述表面活性劑為含氟表面活性劑；所述無機(jī)填料為十六烷基三甲基溴化銨改性白土。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述吸附纖維的制備方法，其特征在于:所述熔噴紡絲時(shí)螺桿計(jì)量為2千克/小時(shí)，螺桿溫度為 280V，噴頭溫度為295°C，熱空氣溫度為310°C。
【文檔編號(hào)】B01J20/26GK103933953SQ201410153343
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】蔣軍, 路建美 申請人:蘇州大學(xué)