一种水处理过滤材料及其制备方法与流程

本发明涉及高分子材料，具体为一种水处理过滤材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着城市化和工业化快速推进，重金属污染已成为威胁生态环境和人体健康的普遍挑战和公共问题。重金属在自然环境中污染范围广泛，不仅污染海洋和河流等地表水中，而且还可能污染地下水。重金属离子对生物体有毒且不可降解，在环境中存在的重金属离子可以通过食物链的方式传递到人体内，对人体造成健康危害。重金属离子进入人体后，不仅会对人体的呼吸系统、神经系统等造成损伤，还会对肝脏、肾脏、大脑等器官造成永久性伤害，严重情况下会造成死亡。

2、水是人类生命的源泉，自然界的水体中由于工业污染等原因而含有许多对人体有害的物质，重金属就是其中之一。开发对水体中金属离子快速、便捷、灵敏的去除方法，对于保护人类健康和维持生态系统平衡具有重要意义。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种水处理过滤材料及其制备方法，以解决水体中重金属污染的问题。

2、一方面，本发明提供了一种水处理过滤材料，所述水处理过滤材料是将交联剂、乳液稳定剂、致孔剂与混合单体混合配制成油相，将乳化剂与去离子水配制成水相，通过细乳液聚合法制得多孔阴离子微球；将多孔阴离子微球与2-氯乙硫醇反应制得改性多孔阴离子微球；将对苯二甲酸二乙酯、1,4-丁二醇、2,3-二溴-1,4-丁二醇、2,3-二羟基-1-丁烯熔融缩聚制得聚酯；将聚酯与烷基咪唑反应制得改性聚酯；将改性聚酯与改性多孔阴离子微球配制成纺丝液，静电纺丝制得。

3、作为优化，所述烷基咪唑是将咪唑与1-溴十四烷反应制得。

4、作为优化，所述混合单体为苯乙烯、丙烯酸、丙烯磺酸、3-氨基丙烯混合制得。

5、作为优化，所述交联剂为1,8-壬二烯，乳液稳定剂为正十六烷，致孔剂为异辛烷，乳化剂为十二烷基硫酸钠。

6、另一方面，本发明提供了一种水处理过滤材料的制备方法，至少能够用于制备上述的水处理过滤材料，包括以下制备步骤：

7、（1）将油相与水相按质量比为1:(1.3~1.5)混合均匀，在20~30℃，300~500r/min搅拌20~30min，再超声处理1~2h，得到细乳液；将过硫酸钾和去离子水按质量比为1:(5~7)混合均匀，配制成过硫酸钾水溶液；在70~80℃，300~500r/min搅拌条件下，向细乳液中加入细乳液质量0.05~0.07倍的过硫酸钾水溶液，每隔30min加一次，分四次添加完，保温3~4h，过滤，用无水乙醇和去离子水各洗涤3~5次，在5~7pa，70~80℃干燥6~7h，制得多孔阴离子微球；将多孔阴离子微球、2-氯乙硫醇、三乙胺、n,n-二甲基甲酰胺按质量比为1:(2~2.2):(1~1.2):(8~10)混合均匀，在40~50℃，300~500r/min搅拌反应1~2h，过滤，用去离子水洗涤3~5次，在5~7pa，50~60℃干燥6~7h，制得改性多孔阴离子微球；

8、（2）将咪唑、氢氧化钠、乙腈按质量比为1:(0.6~0.8):(20~24)混合均匀，超声处理20~30min，在氮气氛围下，加入咪唑摩尔量1.1~1.3倍的1-溴十四烷，在55~65℃，300~500r/min搅拌反应8~10h，抽滤，在5~7pa，50~60℃干燥5~7h，制得烷基咪唑；

9、（3）将对苯二甲酸二乙酯、1,4-丁二醇、2,3-二溴-1,4-丁二醇、2,3-二羟基-1-丁烯按摩尔比为1:0.4:0.3:0.3混合均匀，加入对苯二甲酸二乙酯质量0.05~0.07倍的钛酸四丁酯，在氮气氛围下，在175~185℃，300~500r/min搅拌反应2~3h，升温至220~230℃，在3~5pa，300~500r/min继续搅拌反应6~8h，冷却至室温，制得粗产品，加入粗产品质量8~10倍的氯仿混合均匀使粗产品完全溶解，再加入粗产品质量20~30倍的甲醇混合均匀，静置6~8h，过滤，在5~7pa，40~50℃干燥12~14h，制得聚酯；将聚酯、烷基咪唑、氯仿按质量比为1:(0.4~0.6):(20~24)混合均匀，在45~55℃，300~500r/min搅拌反应7~8h，在5~7pa，40~50℃干燥20~24h，制得改性聚酯；

10、（4）将改性聚酯、改性多孔阴离子微球、偶氮二异丁腈、三氟乙酸、二氯甲烷按质量比为1:(0.1~0.2):(0.03~0.05):(3~4):(2~3)混合均匀，在10~30℃，300~500r/min搅拌1~2h，静置2~3h，配制成纺丝液；将纺丝液加入到注射器中，再将注射器安装到静电纺丝仪上进行静电纺丝，纤维收集在裹覆于滚筒表面的铝箔纸上，在70~80℃静置8~10h，制得水处理过滤材料。

11、作为优化，步骤（1）所述油相的制备过程为：将苯乙烯、丙烯酸、丙烯磺酸、3-氨基丙烯按摩尔比为1:1:1:(0.3~0.4)混合均匀得到混合单体，将混合单体、1,8-壬二烯、正十六烷、异辛烷按质量比为1:(0.1~0.2):(0.06~0.08):(0.2~0.3)混合均匀，配制成油相。

12、作为优化，步骤（1）所述水相的制备过程为：将十二烷基硫酸钠和去离子水按质量比为1:(40~50)混合均匀，配制成水相。

13、作为优化，步骤（2）所述烷基咪唑的反应过程为：

14、。

15、作为优化，步骤（4）所述静电纺丝的工艺参数为：纺丝液推送速率为0.003~0.005mm/s，纺丝电压为26~30kv，接收距离为6~8cm。

16、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

17、（1）本发明在制备水处理过滤材料时，将交联剂、乳液稳定剂、致孔剂与混合单体混合配制成油相，将乳化剂与去离子水配制成水相，通过细乳液聚合法制得多孔阴离子微球；将多孔阴离子微球与2-氯乙硫醇反应制得改性多孔阴离子微球；将咪唑与1-溴十四烷反应制得烷基咪唑；将对苯二甲酸二乙酯、1,4-丁二醇、2,3-二溴-1,4-丁二醇、2,3-二羟基-1-丁烯熔融缩聚制得聚酯；将聚酯与烷基咪唑反应制得改性聚酯；将改性聚酯与改性多孔阴离子微球配制成纺丝液，静电纺丝制得水处理过滤材料；

18、（2）首先，将交联剂、乳液稳定剂、致孔剂与苯乙烯、丙烯酸、丙烯磺酸、3-氨基丙烯混合配制成油相，将乳化剂与去离子水配制成水相，通过细乳液聚合法制得多孔阴离子微球；在多孔阴离子微球表面和内部引入羧基、磺酸基和氨基，羧基和磺酸基可以与水中的重金属离子通过正负电荷结合，起到吸附重金属的作用；将多孔阴离子微球与2-氯乙硫醇反应制得改性多孔阴离子微球；多孔阴离子微球表面的氨基与2-氯乙硫醇上的氯原子发生反应，在改性多孔阴离子微球表面引入巯基；改性多孔阴离子微球表面的巯基可以与改性聚酯分子侧链上的碳碳双键发生加成反应，形成交联网络，抑制分子链之间的相对滑移，赋予水处理过滤材料优良的力学性能；

19、（3）其次，将咪唑与1-溴十四烷反应制得烷基咪唑；将对苯二甲酸二乙酯、1,4-丁二醇、2,3-二溴-1,4-丁二醇、2,3-二羟基-1-丁烯熔融缩聚制得聚酯，在聚酯分子侧链上引入溴原子和碳碳双键；将聚酯与烷基咪唑反应制得改性聚酯，聚酯分子侧链上的溴原子与烷基咪唑反应，在改性聚酯分子侧链上引入咪唑盐结构，咪唑盐结构的引入可以赋予水处理过滤材料优良的抗菌性能；改性聚酯分子侧链上引入的碳碳双键可以与改性多孔阴离子微球表面的巯基发生加成反应，形成交联网络，抑制分子链之间的相对滑移，赋予水处理过滤材料优良的力学性能。

20、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书中所特别指出的内容中来实现和获得。