本發(fā)明涉及濾紙，特別是一種用于離子吸附的孔徑可調(diào)濾紙的制備方法。
背景技術(shù)：
濾紙是工業(yè)生產(chǎn)中常用的過濾材料，由于空氣、水汽以及水溶液中存在的多種離子污染物，如重金屬離子，鎘、汞、銅、鉛、鎳離子等，如氨基酸殘基、糖氨基等生物小分子污染物，現(xiàn)有濾紙不能去除此類污染物，滿足不了生產(chǎn)對濾紙的實(shí)際需要，因此，濾紙上的改進(jìn)和創(chuàng)新勢在必行。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，本發(fā)明之目的就是提供一種用于離子吸附的孔徑可調(diào)濾紙的制備方法，可有效解決對離子污染物和生物小分子污染物的去除問題。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：1、如何將普通濾紙制備成具有豐富孔隙（纖維束剝離更充分）的結(jié)構(gòu)；2、采用何種方式將聚合物與普通濾紙制成復(fù)合結(jié)構(gòu)；3、采用何種方式調(diào)節(jié)復(fù)合結(jié)構(gòu)中的孔隙尺寸；4、如何調(diào)節(jié)復(fù)合結(jié)構(gòu)的物理化學(xué)性質(zhì)。據(jù)此，本發(fā)明解決的技術(shù)方案包括以下步驟：
（1）、將中速定性濾紙（GB/T1914-2007,直徑12.5 cm，孔徑15-20微米，灰分小于等于0.15），切碎至小于3×3mm2，按質(zhì)量比：中速定性濾紙5%-25%、去離子水75-95%，將中速定性濾紙用去離子水浸泡12h-24h，成濾紙溶液；
（2）、取上述濾紙溶液，按體積比1︰1放入超聲波處理液中，5-20kHz，100w超聲波處理1h-12h，目的在于將纖維原有結(jié)合狀態(tài)打破，增加纖維間距，經(jīng)過處理的濾紙纖維熔漿分散均勻，呈乳白色，無明顯顆粒狀纖維，成濾紙熔漿；
所述的超聲波處理液是由質(zhì)量百分比計的：去離子水70%-85%和過氧化氫15%-30%制成；
（3）、將超聲波處理后的濾紙熔漿取出采用冷凍干燥6-12h，冷凍干燥可以在減壓狀態(tài)下快速去除水分，同時保持原有結(jié)構(gòu)狀態(tài)，保證經(jīng)過超聲波處理的纖維空隙保持去除水分之前狀態(tài)；
（4）、將冷凍干燥后的濾紙放入高分子溶液，磁力攪拌下浸泡15min-30min；
所述的高分子溶液是由質(zhì)量百分比計的：去離子水95%-98%和聚醚酰亞胺（PEI）2%-5%混合均勻制成（去離子水即超純水，由于此處使用的是靜電力使結(jié)構(gòu)與高分子互相作用，防止離子帶電性質(zhì)會影響結(jié)合或者造成沉淀）；
（5）、將濾紙從高分子溶液中取出，放入帶有相反電荷的高分子溶液中，磁力攪拌下浸泡15min-30min；
所述的帶有相反電荷的高分子溶液是由重量百分比計的：去離子水95%-98%和聚苯乙烯磺酸鈉（PSS）2%-5%混合均勻制成；
（6）、將濾紙按照交替放入上述兩種高分子溶液中，循環(huán)進(jìn)行10-30次，調(diào)節(jié)高分子聚合物的吸附量，達(dá)到對孔徑的調(diào)節(jié)；
（7）、將步驟（6）制備成的濾紙干燥，即成孔徑在50-300nm可調(diào)的濾紙。
本發(fā)明原料豐富，制備方法簡單，易生產(chǎn)，成本低，產(chǎn)品質(zhì)量好，是濾紙上的創(chuàng)新，有良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作詳細(xì)說明。
實(shí)施例1
本發(fā)明在具體實(shí)施中，所述的步驟（1）中速定性濾紙直徑12.5 cm，孔徑15-20微米，灰分≤0.15，中速定性濾紙和去離子水按質(zhì)量比為：中速定性濾紙10%、去離子水90%，將中速定性濾紙用去離子水浸泡15h；
所述的步驟（2）超聲波處理液是由質(zhì)量百分比計的：去離子水80%和過氧化氫20%制成；
所述的步驟（4）高分子溶液是由質(zhì)量百分比計的：去離子水96%和聚醚酰亞胺（PEI）4%混合均勻制成；
所述的步驟（5）帶有相反電荷的高分子溶液是由重量百分比計的：去離子水96%和聚苯乙烯磺酸鈉（PSS）4%混合均勻制成。
實(shí)施例2
本發(fā)明在具體實(shí)施中，所述的步驟（1）中速定性濾紙和去離子水按質(zhì)量比為：中速定性濾紙15%、去離子水85%，將中速定性濾紙用去離子水浸泡20h；
所述的步驟（2）超聲波處理液是由質(zhì)量百分比計的：去離子水72%和過氧化氫28%制成；
所述的步驟（4）高分子溶液是由質(zhì)量百分比計的：去離子水97%和聚醚酰亞胺（PEI）3%混合均勻制成；
所述的步驟（5）帶有相反電荷的高分子溶液是由重量百分比計的：去離子水97%和聚苯乙烯磺酸鈉（PSS）3%混合均勻制成。
實(shí)施例3
本發(fā)明在具體實(shí)施中，所述的步驟（1）中速定性濾紙和去離子水按質(zhì)量比為：中速定性濾紙22%、去離子水78%，將中速定性濾紙用去離子水浸泡22h；
所述的步驟（2）超聲波處理液是由質(zhì)量百分比計的：去離子水82%和過氧化氫18%制成；
所述的步驟（4）高分子溶液是由質(zhì)量百分比計的：去離子水98%和聚醚酰亞胺（PEI）2%混合均勻制成；
所述的步驟（5）帶有相反電荷的高分子溶液是由重量百分比計的：去離子水98%和聚苯乙烯磺酸鈉（PSS）2%混合均勻制成。
由上述可以看出，本發(fā)明涉及一種孔徑可調(diào)的濾紙結(jié)構(gòu)及其制備方法，所述孔徑可調(diào)濾紙結(jié)構(gòu)由普通濾紙和高分子聚合物組成，高分子聚合物為聚醚酰亞胺（PEI）和聚苯乙烯磺酸鈉（PSS）。本發(fā)明利用高分子聚合物表面所帶電荷經(jīng)過復(fù)浸方式吸附在經(jīng)過超聲波膨化處理的普通濾紙中的纖維表面，經(jīng)干燥后制得新型濾紙結(jié)構(gòu)?；谛滦蜑V紙結(jié)構(gòu)中所帶有的帶有相反電荷的高分子聚合物以及孔徑可調(diào)的性質(zhì)，該新型濾紙可以有效吸附水體、空氣、土壤等環(huán)境中離子污染物。
PEI和PSS都是高分子聚合材料，由于這兩種聚合物側(cè)鏈帶有不同的基團(tuán)，其在水溶液中通常分別帶有正電荷與負(fù)電荷。通過分子間的靜電相互作用，可以形成分子間的自組裝。通?？梢灾苽涑鲋旅艿木哂锌紫兜膹?fù)合結(jié)構(gòu)。
采用超聲處理經(jīng)過浸泡的普通濾紙后，基于空化作用和自由基的作用，原有的濾紙纖維間隙變大形成孔道，同時在纖維表面形成新的帶點(diǎn)基團(tuán)。在形成的孔道中進(jìn)一步修飾上述兩種帶電高分子材料，通過孔道內(nèi)表面超聲處理所得到的帶電荷基團(tuán)與高分子材料側(cè)鏈上的帶電荷基團(tuán)發(fā)生靜電相互作用，通過交替吸附兩種帶電高分子材料，即可構(gòu)建出孔隙可調(diào)的微米-納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。
由于空氣、水汽以及水溶液中存在的多種離子污染物（如重金屬離子，鎘、汞、銅、鉛、鎳離子等等；也可以吸附帶有正電荷氨基的小分子，如氨基酸殘基、糖氨基等生物小分子污染物），其尺寸不一，原有濾紙不能去除此類污染物，通過本發(fā)明方法制備的濾紙，可以達(dá)到去除的目的。本發(fā)明也適用于尺寸更大的其它帶電有機(jī)、無機(jī)污染物和氣溶膠等污染物，可以達(dá)到去除的目的。
對于小分子，調(diào)節(jié)新型濾紙結(jié)構(gòu)孔徑小于50nm，此時可以吸附細(xì)小離子和小分子，當(dāng)所需要吸附的污染物增大時，本發(fā)明制備的濾紙，可降低高分子材料填充量，增加孔徑，孔徑最大值為300nm。
超聲波技術(shù)對于最初的濾紙空隙變化至關(guān)重要。冷凍干燥技術(shù)使復(fù)合結(jié)構(gòu)中的孔隙更加豐富，有效滿足工業(yè)生產(chǎn)中對濾紙的實(shí)際需要，有重要的實(shí)際應(yīng)用價值，經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著。