本發(fā)明涉及濾紙，特別是一種用于離子吸附的孔徑可調濾紙的制備方法。
背景技術：
濾紙是工業(yè)生產中常用的過濾材料，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，滿足不了生產對濾紙的實際需要，因此，濾紙上的改進和創(chuàng)新勢在必行。
技術實現(xiàn)要素：
針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術之不足，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）的結構；2、采用何種方式將聚合物與普通濾紙制成復合結構；3、采用何種方式調節(jié)復合結構中的孔隙尺寸；4、如何調節(jié)復合結構的物理化學性質。據此，本發(fā)明解決的技術方案包括以下步驟：
（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合狀態(tài)打破，增加纖維間距，經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，同時保持原有結構狀態(tài)，保證經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構與高分子互相作用，防止離子帶電性質會影響結合或者造成沉淀）；
（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)進行10-30次，調節(jié)高分子聚合物的吸附量，達到對孔徑的調節(jié)；
（7）、將步驟（6）制備成的濾紙干燥，即成孔徑在50-300nm可調的濾紙。
本發(fā)明原料豐富，制備方法簡單，易生產，成本低，產品質量好，是濾紙上的創(chuàng)新，有良好的經濟和社會效益。
具體實施方式
以下結合實施例對本發(fā)明的具體實施方式作詳細說明。
實施例1
本發(fā)明在具體實施中，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。
實施例2
本發(fā)明在具體實施中，所述的步驟（1）中速定性濾紙和去離子水按質量比為：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。
實施例3
本發(fā)明在具體實施中，所述的步驟（1）中速定性濾紙和去離子水按質量比為：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的濾紙結構及其制備方法，所述孔徑可調濾紙結構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過復浸方式吸附在經過超聲波膨化處理的普通濾紙中的纖維表面，經干燥后制得新型濾紙結構。基于新型濾紙結構中所帶有的帶有相反電荷的高分子聚合物以及孔徑可調的性質，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鏈帶有不同的基團，其在水溶液中通常分別帶有正電荷與負電荷。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秃辖Y構。
采用超聲處理經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基團。在形成的孔道中進一步修飾上述兩種帶電高分子材料，通過孔道內表面超聲處理所得到的帶電荷基團與高分子材料側鏈上的帶電荷基團發(fā)生靜電相互作用，通過交替吸附兩種帶電高分子材料，即可構建出孔隙可調的微米-納米復合結構。
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、無機污染物和氣溶膠等污染物，可以達到去除的目的。
對于小分子，調節(jié)新型濾紙結構孔徑小于50nm，此時可以吸附細小離子和小分子，當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。
超聲波技術對于最初的濾紙空隙變化至關重要。冷凍干燥技術使復合結構中的孔隙更加豐富，有效滿足工業(yè)生產中對濾紙的實際需要，有重要的實際應用價值，經濟和社會效益顯著。