申请日2016.11.17
公开(公告)日2017.03.15
IPC分类号B32B5/02; B32B5/08; B32B9/00; B32B9/04; B32B37/00; B01D39/14; C02F1/00; C02F103/30
摘要
本发明公开了一种用于处理印染废水的过滤材料及其制备方法，该过滤材料过滤效果好、过滤材料易清污、使用寿命长。本发明实施例的过滤材料，包括依次连接的第一纤维网层、第一碳纳米管纸层、基布层、第二碳纳米管纸层和第二纤维网层，基布层表面沉积石墨烯量子点。所述制备方法包括：S10对第一纤维网层、基布层和第二纤维网层进行改性处理;S20在基布层表面沉积石墨烯量子点，然后依次布设第一纤维网层、第一碳纳米管纸层、基布层、第二碳纳米管纸层和第二纤维网层，将各层固定连接，形成过滤材料基体;S30将过滤材料基体在包含AgNO3和石墨烯量子点的混合溶液中浸渍，然后将浸渍后的过滤材料基体在太阳光或紫外光下照射，制得过滤材料。
权利要求书
1.一种用于处理印染废水的过滤材料，其特征在于，该过滤材料包括依次连接的第一纤维网层(1)、第一碳纳米管纸层(2)、基布层(3)、第二碳纳米管纸层(4)和第二纤维网层(5)，基布层(1)表面沉积石墨烯量子点。
2.一种权利要求1所述的用于处理印染废水的过滤材料的制备方法，其特征在于，该方法包括：
S10对第一纤维网层(1)、基布层(3)和第二纤维网层(5)进行改性处理;
S20在改性处理后的基布层(3)表面沉积石墨烯量子点，然后依次布设第一纤维网层(1)、第一碳纳米管纸层(2)、基布层(3)、第二碳纳米管纸层(4)和第二纤维网层(5)，随后通过针刺或水刺将各层固定连接，形成过滤材料基体;
S30将过滤材料基体在包含AgNO3和石墨烯量子点的混合溶液中浸渍，然后将浸渍后的过滤材料基体在太阳光或紫外光下照射，制得过滤材料。
3.按照权利要求2所述的用于处理印染废水的过滤材料的制备方法，其特征在于，所述的基布层(3)通过以下方法制得：由聚酰亚胺纤维长丝、聚丙烯腈纤维长丝或涤纶长丝中的一种或两种，与导电纤维加捻合并，然后通过经纬相编制得基布层(3)。
4.按照权利要求2所述的用于处理印染废水的过滤材料的制备方法，其特征在于，所述的S10，具体包括：
通过脉冲式常压空气等离子体对第一纤维网层(1)、基布层(3)和第二纤维网层(5)进行预处理，处理功率为100～400W，第一纤维网层(1)、基布层(3)和第二纤维网层(5)与基板间距为1～6cm，处理时间为1～5min;
将预处理后的第一纤维网层(1)、基布层(3)和第二纤维网层(5)浸入温度为60～100℃、pH值为8～11的阳离子改性剂的溶液中，处理时间为5～30min，然后进行浸轧，获得改性后的第一纤维网层(1)、基布层(3)和第二纤维网层(5)。
5.按照权利要求4所述的用于处理印染废水的过滤材料的制备方法，其特征在于，所述的阳离子改性剂为氮杂环阳离子化合物或者环氧类化合物。
6.按照权利要求2所述的用于处理印染废水的过滤材料的制备方法，其特征在于，所述的S20中，在改性处理后的基布层(3)表面沉积石墨烯量子点，具体包括：
将质量浓度为0.5～1.2mg/mL的石墨烯溶液在100～300w超声功率下超声处理4～15h，然后使用0.3～0.6μm的微孔滤膜对石墨烯溶液进行过滤，得到石墨烯量子点水溶液;
将改性处理后的基布层(1)垂直置于所述石墨烯量子点水溶液中，以石墨为电极，基布层(1)与电极平行放置，且基布层(1)与电极正极的间距小于基布层(1)与电极负极的间距，在3v～15v条件下电沉积2～6h，从而在基布层(1)表面沉积石墨烯量子点。
7.按照权利要求6所述的用于处理印染废水的过滤材料的制备方法，其特征在于，所述的石墨烯溶液为羧基化或胺基化石墨烯溶液。
8.按照权利要求2所述的用于处理印染废水的过滤材料的制备方法，其特征在于，所述的S30中，将过滤材料基体在混合溶液中二浸二轧，轧余率为60～80%，第一次浸渍时间为30～60min，第二次浸渍时间为5～15min;然后将过滤材料基体在紫外光下辐照10～30min，经过水洗后，在100～120℃下，进行烘干处理60～120min，得到过滤材料。
9.按照权利要求8所述的用于处理印染废水的过滤材料的制备方法，其特征在于，所述的混合溶液中，AgNO3溶液的摩尔浓度为0.02～0.1mol/L，石墨烯量子点溶液的质量浓度为0.5～1.2mg/mL。
说明书
一种用于处理印染废水的过滤材料及其制备方法
技术领域
本发明属于产业用纺织品技术领域，具体来说，涉及一种用于处理印染废水的过滤材料及其制备方法。
背景技术
随着纺织印染工业的发展，印染废水对环境的影响日益加骤，纺织印染废水具有水量大、有机污染物含量高、色度高、成分复杂等特点，属难处理的工业废水。用于印染废水处理的主要方法有物化法、生化法、化学法以及前述几种工艺结合的处理方法。膜分离技术是一种新型高效、环保的分离技术。随着相关技术的不断发展和进步，该方法已在印染工业中得到了广泛成功应用。但是膜分离技术由于膜污染及更换频率较快，膜的价格成本较高，清洗困难，使处理成本较高，从而严重阻碍了膜分离技术的更大规模工业应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于处理印染废水的过滤材料及其制备方法，该过滤材料过滤印染废水的效果好、过滤材料易清污、使用寿命长。
为实现上述目的，一方面，本发明实施例提供一种用于处理印染废水的过滤材料，该过滤材料包括依次连接的第一纤维网层、第一碳纳米管纸层、基布层、第二碳纳米管纸层和第二纤维网层，基布层表面沉积石墨烯量子点。
另一方面，本发明实施例提供一种用于处理印染废水的过滤材料的制备方法，该方法包括：
S10对第一纤维网层、基布层和第二纤维网层进行改性处理;
S20在改性处理后的基布层表面沉积石墨烯量子点，然后依次布设第一纤维网层、第一碳纳米管纸层、基布层、第二碳纳米管纸层和第二纤维网层，随后通过针刺或水刺将各层固定连接，形成过滤材料基体;
S30将过滤材料基体在包含AgNO3和石墨烯量子点的混合溶液中浸渍，然后将浸渍后的过滤材料基体在太阳光或紫外光下照射，制得过滤材料。
作为优选例，所述的基布层通过以下方法制得：由聚酰亚胺纤维长丝、聚丙烯腈纤维长丝或涤纶长丝中的一种或两种，与导电纤维加捻合并，然后通过经纬相编制得基布层。
作为优选例，所述的S10，具体包括：通过脉冲式常压空气等离子体对第一纤维网层、基布层和第二纤维网层进行预处理，处理功率为100～400W，第一纤维网层、基布层和第二纤维网层与基板间距为1～6cm，处理时间为1～5min;
将预处理后的第一纤维网层、基布层和第二纤维网层浸入温度为60～100℃、pH值为8～11的阳离子改性剂的溶液中，处理时间为5～30min，然后进行浸轧，获得改性后的第一纤维网层、基布层和第二纤维网层。
作为优选例，所述的阳离子改性剂为氮杂环阳离子化合物或者环氧类化合物。
作为优选例，所述的S20中，在改性处理后的基布层表面沉积石墨烯量子点，具体包括：将质量浓度为0.5～1.2mg/mL的石墨烯溶液在100～300w超声功率下超声处理4～15h，然后使用0.3～0.6μm的微孔滤膜对石墨烯溶液进行过滤，得到石墨烯量子点水溶液;
将改性处理后的基布层垂直置于所述石墨烯量子点水溶液中，以石墨为电极，基布层与电极平行放置，且基布层与电极正极的间距小于基布层与电极负极的间距，在3v～15v条件下电沉积2～6h，从而在基布层表面沉积石墨烯量子点。
作为优选例，所述的石墨烯溶液为羧基化或胺基化石墨烯溶液。
作为优选例，所述的S30中，将过滤材料基体在混合溶液中二浸二轧，轧余率为60～80%，第一次浸渍时间为30～60min，第二次浸渍时间为5～15min;然后将过滤材料基体在紫外光下辐照10～30min，经过水洗后，在100～120℃下，进行烘干处理60～120min，得到过滤材料。
作为优选例，所述的混合溶液中，AgNO3溶液的摩尔浓度为0.02～0.1mol/L，石墨烯量子点溶液的质量浓度为0.5～1.2mg/mL。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
(1)本发明实施例的过滤材料具有高效持久的导电性能。本发明实施例的过滤材料中石墨烯和碳纳米管纸具有优异的导电性能，且基布层和碳纳米管纸层和纤维网层之间紧密连接在一起，使得过滤材料具有良好的导电性。过滤材料具有良好的导电性，利于清除吸附的颗粒物，且利于提高滤料对有机物的催化分解能力。
(2)本发明实施例的过滤材料具有良好的过滤效率和杀菌能力。本发明实施例的过滤材料包括基布层、碳纳米管纸层和纤维网层，其均对固体颗粒起到较好的过滤作用。另外，石墨烯量子点具有较大的比表面，且较均匀覆盖在纤维网层表面，可以有效吸附微细颗粒。整个过滤材料的过滤效率达95%以上。同时，石墨烯量子点对有机物具有一定的催化分解能力。由于纳米Ag均匀分布在石墨烯表面，进而负载在纤维网层表面，具有较高的灭菌能力。
(3)本发明滤料具有较长使用寿命，使用成本低。纳米Ag和石墨烯在纤维网层表面结合牢固，使用过程中不易脱离。由于过滤材料具有较好的耐腐蚀性能和具有较好的导电性能，故在交变电场作用下，容易将过滤材料上吸附的固体颗粒清除，循环再利用。
