【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料，尤其涉及一种镧系负载分子筛复合纳米纤维材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、磷酸盐是导致水体富营养化的一个关键因素，主要出现在淡水水体中，带来的水质恶化有可能导致居民供水受到影响，严重的话甚至会威胁到饮水安全。如何高效净化含磷废水，采用经济有效的技术手段对磷污染水体进行修复，避免富营养化现象的发生，对生态保护，经济发展以及社会进步具有十分重要的现实意义。
2、处理含磷废水，对磷污染水体修复最常用的方法是吸附法(chem.eng.j.372(2019)241-250)，而吸附剂的选择是一项十分关键的因素。目前已有一系列研究证明稀土化合物具有良好的环境修复应用潜力(water research,2016,88,852-860)，但其存在的问题限制了其发展，如复杂的制作过程，较高的成本以及难以规模化生产。最常用作吸附剂的稀土元素是镧，虽然镧系化合物对磷往往具有良好的吸附能力，但由于纳米级镧系化合物其粒径过小，在使用过程中经常会出现团聚现象。同时，粒径较小也导致吸附剂使用过后难以回收，需要额外增加分离步骤，增大了操作难度与成本，且导致镧系化合物的流失在所难免(colloids&surfaces a:physicochemical&engineering aspects.2007,308(1):47-53)。
3、将稀土金属化合物均匀负载到不同的载体上，避免团聚现象的产生，增大吸附剂与水体中污染物的接触效率，同时易于分离，提高回收效率，减少稀土化合物的流失。然而，如何选择具
4、分子筛具有均匀的孔道分布，较大的比表面积，良好的机械强度以及化学稳定性，丰富的活性中心位点，是一种优良的载体材料。然而，分子筛多为颗粒状物质，在固定床反应器中床层压力较大，而且其粒径较小，反应后易于分散难以收集，难以满足实际生产的需求。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种镧系负载分子筛复合纳米纤维材料及其制备方法与应用，本专利技术首次将分子筛与纳米纤维膜相结合，制备出分子筛复合纳米纤维膜作为载体应用于水处理中。现有多种可用于制备纳米纤维膜的材料，其中，聚丙烯腈(pan)具有良好的水热稳定性，成本低并且对环境无污染。聚丙烯腈纳米纤维膜具有高孔隙率和高渗透性等优良特性，可应用于染料吸附、过滤、重金属离子吸附等多个领域。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、本专利技术的技术方案之一：
4、本专利技术提供一种镧系负载分子筛复合纳米纤维材料的制备方法，包括以下步骤：
5、(1)将聚丙烯腈和n,n-二甲基乙酰胺混合，制得纳米纤维复合材料前驱体溶液；
6、(2)将所述纳米纤维复合材料前驱体溶液进行搅拌，然后超声，得到纳米纤维复合材料载体溶液；
7、(3)利用静电纺丝得到纳米纤维复合材料载体，干燥；
8、(4)将干燥后的所述纳米纤维复合材料载体在空气氛围中煅烧，并利用阳离子聚合物溶液对煅烧后的纳米纤维复合材料载体进行浸泡改性预处理，用氨水清洗；
9、(5)将氨水清洗后的纳米纤维复合材料载体放置于晶种液中浸泡，用氨水清洗；
10、(6)将步骤(5)得到的材料与二次生长液混合，进行晶化，晶化完成后迅速水冷，并通过清洗、干燥和煅烧，得到分子筛复合纳米纤维材料；
11、(7)将所述分子筛复合纳米纤维材料浸没于碱溶液中，然后进行震荡洗涤，干燥，得到预处理后的分子筛复合纳米纤维材料；
12、(8)将所述预处理后的分子筛复合纳米纤维材料与硝酸镧(la(no3)3)溶液混合，在恒温条件下震荡反应，加入尿素，利用水热合成法得到所述镧系负载分子筛复合纳米纤维材料。
13、优选的，步骤(1)中，所述聚丙烯腈和n,n-二甲基乙酰胺的质量体积比为(5～20)g∶100ml。
14、优选的，步骤(2)中，所述搅拌的速率为100～300rpm，时间为4～10h；
15、所述超声的时间为20～60min。
16、优选的，步骤(3)中，所述静电纺丝的条件为：电压为6～15kv，溶液流速为0.05～0.5mm/min，针头与接收器的条件为3～10cm；
17、所述干燥为在真空下冷冻干燥8～12h。
18、优选的，步骤(4)中，所述煅烧的温度为400～600℃，所述煅烧的时间为3～8h；
19、所述阳离子聚合物溶液为聚羟丙基二甲基氯化铵溶液，其浓度为0.1～1wt％；
20、所述浸泡的时间为10～60min；
21、所述氨水的浓度为0.05～0.5mol/l，清洗次数为2～5次。
22、优选的，步骤(5)中，所述晶种液的配制方法为：将teos、tpaoh、h2o与etoh按照摩尔比为1∶0.36∶(10～40)∶(0～8)混合，得到所述晶种液，所述etoh的摩尔数不为0；
23、所述浸泡的时间为1h；
24、所述氨水的浓度为0.05～0.5mol/l，清洗次数为2～5次。
25、优选的，步骤(6)中，所述二次生长液的配制方法为：将sio2、tpaoh、al2o3和h2o按照摩尔比为1∶0.112∶(0～0.118)∶111混合，得到所述二次生长液，al2o3的摩尔数不为0；
26、所述晶化的温度为50～200℃；
27、所述迅速水冷为利用去离子水迅速冷却反应釜；
28、所述清洗为利用去离子水洗涤分子筛复合纳米纤维材料至其ph＝6～8；
29、所述煅烧的温度为300～1000℃，保温时间为2～6h，升温速率和降温速率均为0.5～2℃/min；
30、所述干燥的温度为50～200℃。
31、优选的，步骤(7)中，所述碱溶液为naoh溶液、koh溶液或ca(oh)2溶液；
32、所述振荡的条件为在50℃～100℃振荡12h～36h；若无振荡器，可静置；
33、所述干燥为在真空下冷冻干燥8～12h。
34、优选的，步骤(8)中，所述la(no3)3溶液的浓度为0.1～5mol/l；
35、所述尿素与硝酸镧溶液中镧的摩尔比为(60～100)∶1；
36、所述振荡的条件为在50℃～100℃振荡12h～36h；若无振荡器，可静置；
37、所述水热合成法的反应条件为50℃～100℃，振荡8h～24h；若无振荡器，可静置；
38、所述干燥为在40～60℃低温干燥8～12h。
39、本专利技术通过将zsm-5分子筛与复合纳米纤维材料相结合，并负载稀土金属元素镧，发挥分子筛膜耐高温、耐化学腐蚀性、机械稳定性较好、不易燃及使用寿命较长等优点，同时发挥其孔径均一、比表面积较高及化学性质可调等优点。本专利技术制备出的分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种镧系负载分子筛复合纳米纤维材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的镧系负载分子筛复合纳米纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚丙烯腈和N,N-二甲基乙酰胺的质量体积比为(5～20)∶100mL。
3.根据权利要求1所述的镧系负载分子筛复合纳米纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述搅拌的速率为100～300rpm，时间为4～10h；
4.根据权利要求1所述的镧系负载分子筛复合纳米纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述静电纺丝的条件为：电压为6～15kv，溶液流速为0.05～0.5mm/min，针头与接收器的距离为3～10cm；
5.根据权利要求1所述的镧系负载分子筛复合纳米纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述煅烧的温度为400～600℃，所述煅烧的时间为3～8h；
6.根据权利要求1所述的镧系负载分子筛复合纳米纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述晶种液的配制方法为：将TEOS、TPAOH、H2O与EtOH按照摩尔比为1∶0
7.根据权利要求1所述的镧系负载分子筛复合纳米纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，所述二次生长液的配制方法为：将SiO2、TPAOH、Al2O3和H2O按照摩尔比为1∶0.112∶(0～0.118)∶111混合，得到所述二次生长液，Al2O3的摩尔数不为0；
8.根据权利要求1所述的镧系负载分子筛复合纳米纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤(8)中，所述尿素与硝酸镧溶液中镧的摩尔比为(60～100)∶1。
9.一种镧系负载分子筛复合纳米纤维材料，其特征在于，根据权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到。
10.权利要求9所述的镧系负载分子筛复合纳米纤维材料在固定床吸附剂中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种镧系负载分子筛复合纳米纤维材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的镧系负载分子筛复合纳米纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚丙烯腈和n,n-二甲基乙酰胺的质量体积比为(5～20)∶100ml。
3.根据权利要求1所述的镧系负载分子筛复合纳米纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述搅拌的速率为100～300rpm，时间为4～10h；
4.根据权利要求1所述的镧系负载分子筛复合纳米纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述静电纺丝的条件为：电压为6～15kv，溶液流速为0.05～0.5mm/min，针头与接收器的距离为3～10cm；
5.根据权利要求1所述的镧系负载分子筛复合纳米纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述煅烧的温度为400～600℃，所述煅烧的时间为3～8h；
6.根据权利要求1所述的镧系负载分子筛复合纳...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨逸，舒娓，陈智聪，李蓥，王韵杰，汤硕，
申请(专利权)人：北京师范大学珠海校区，
类型：发明
国别省市：
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