本发明涉及一种利用超声喷雾和微波辅助加热制备功能纤维膜的方法，属于功能纤维膜制备领域。
背景技术：
1、随着工业化的快速发展，新能源汽车及电子信息、冶金、电镀、纺织印刷和皮革制品等产业的快速发展，产生了大量的含cd2+，cr3+，pb2+和hg2+等金属离子的工业废水。目前处理金属离子废水的方法主要有：沉淀法、吸附法、电解法、离子交换和膜过滤法等。其中吸附法简单、成本低，但是普通吸附剂的处理效果有限，不足以保证水质安全。zif-8是一种金属有机框架材料，具有极高的比表面积和孔隙率，这使得它有着突出吸附能力。研究表明，zif-8可以有效地除去包括cd2+，cr3+，pb2+和hg2+等金属离子，还可以通过改性进一步提高对重金属法吸附能力。除此之外，zif-8对有机污染物的吸附效率也很高，优于目前市面上的商用活性炭。但是zif-8材料本身较难从液体中分离，需要负载到合适的载体上，以提高其实用程度。将zif-8负载于非织造材料上，可以拓宽非织造材料的使用范围，同时也解决了zif-8回收困难的问题，为非织造材料的功能化提供了新的思路。
2、目前zif-8/非织造材料复合纤维膜的研究较少，且大多制备工艺比较复杂，效率较低，且多数会造成溶剂的浪费，生产成本较高。例如，专利文献号为cn113863014a的专利公开了一种在聚丙烯熔喷布纤维表面原位生长纳米级金属有机框架zif-8的方法，其原位生长过程是先将聚丙烯纤维膜放入zif-8的金属前驱体溶液中，然后将有机配体溶液与金属离子溶液混合，使纤维表面原位生长zif-8，但这会造成混合溶液原料的浪费，不能够多次使用，生产成本较高。专利文献号为cn110777537a的专利公开了一种zif-8/非织造材料复合材料及其制备方法，其是通过将非织造材料浸泡到zif-8原生溶液中，使得zif-8颗粒原位沉积到非织造材料表面，但其zif-8在原位合成的过程中能够负载到非织造材料纤维表面的仅仅是一小部分，大部分zif-8是在溶液中合成，会造成原料的浪费。
3、将zif-8负载在非织造材料上的方法大多是将非织造材料浸渍到金属离子和有机配体的混合溶液中，使zif-8原位生长到纤维上，但这会难以避免的造成原料的浪费。这些方法的制备工艺复杂，制备周期长，与非织造材料基材结合不牢固造成使用过程中zif-8脱落，且后续烘干过程缓慢，时间成本大大增加。找到一种高效、快速、低成本的方法来制备zif-8/非织造材料复合纤维膜，是实现其工业化的重要前提。
技术实现思路
1、本发明的目的在于针对现有技术当中存在的问题，如zif-8负载在非织造材料的工艺复杂、周期长、成本高等问题，公开了一种利用超声喷雾和微波辅助加热制备功能纤维膜的方法，本发明是将酸性溶液预先处理非织造材料，在非织造材料纤维表面先后喷涂微量的金属离子溶液和有机配体溶液，使两种溶液与纤维表面充分接触，并进行微波辅助加热使纤维表面原位生长zif-8晶体，是一种溶剂使用量少、生产成本低、制备工艺快速高效，且负载均匀牢固、过滤效率高、可实现工业化的一种方法，具体的制备方法包括如下步骤：
2、1.将非织造材料放入酸性溶液中，对非织造材料纤维表面进行改性处理。
3、2.将改性处理后的非织造材料通过超声喷雾喷洒金属离子溶液，使非织造材料纤维表面负载锌离子。
4、3.将负载锌离子的非织造材料通过超声喷雾喷洒有机配体溶液，使金属离子和有机配体在纤维表面原位结合。
5、4.将非织造材料放入微波反应器中进行微波加热处理。
6、其中，所述步骤1中非织造材料为聚丙烯无纺布、聚酯无纺布、聚酰胺无纺布、聚氨酯无纺布和聚乳酸无纺布中的一种。
7、其中，所述步骤1中酸性溶液为硫酸、盐酸和硝酸中的一种。
8、其中，所述步骤1中酸性溶液浓度为0.5～2mol/l，处理时间为15～30min，温度为20～30℃。
9、其中，所述步骤2中六水合硝酸锌和去离子水的摩尔比为1：800～1：1200，喷涂剂量为0.1～0.5ml。
10、其中，所述步骤3中二甲基咪唑和去离子水的摩尔比为1：20～1：30，喷涂剂量为0.1～0.5ml。
11、其中，所述步骤4中微波功率为300～500w，时间为10～60s。
12、本发明的有益效果：
13、本发明在非织造材料上负载zif-8之前，先对非织造材料进行了改性处理，通过酸性溶液进行预处理，去除纤维表面的有机保护层，增加纤维表面的粗糙度，改善其亲水性。该过程简单高效，使zif-8的负载更加均匀牢固。
14、本发明制备的zif-8/非织造材料纤维膜与其它发明相比，通过调节金属离子与有机配体的比例使zif-8在纤维表面快速合成，并将常规溶剂如甲醇、乙醇等换为去离子水，且制备过程简化，成本较低。
15、本发明在非织造材料上原位生长zif-8时，与其它发明专利中采用的原位生长方法相比，没有将非织造材料放入金属离子和有机配体的溶液中，而是通过超声喷雾的方式在非织造材料纤维表面均匀喷洒微量金属离子溶液和微量有机配体溶液，然后再将非织造材料放入微波反应器中微波加热干燥，使纤维表面快速原位生长zif-8晶体。相同面积的非织造材料负载zif-8晶体，通过超声喷雾的方式而不是直接将非织造材料放入溶剂中，可以节约99％的溶剂，避免了资源浪费，节约了生产成本。
16、本发明在对非织造材料进行干燥处理时，采用微波辅助加热装置，既可以加快zif-8的结晶过程，也可以直接干燥，避免了后续的烘干过程，干燥时间从60min缩短为10s，节约了生产时间，实现了高效率，可连续化生产的目的。
17、本发明制备的zif-8/非织造材料纤维膜对重金属吸附效果较好，解决了使用时mof易脱落、回收困难的问题，并且本发明工艺绿色环保、简单高效，适合工业化连续生产。
1.一种利用超声喷雾和微波辅助加热制备功能纤维膜的方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的利用超声喷雾和微波辅助加热制备功能纤维膜的方法，其特征在于，所述步骤1)中非织造材料为聚丙烯无纺布、聚酯无纺布、聚酰胺无纺布、聚氨酯无纺布和聚乳酸无纺布中的一种。
3.根据权利要求1所述的利用超声喷雾和微波辅助加热制备功能纤维膜的方法，其特征在于，所述步骤1)中酸性溶液为硫酸、盐酸和硝酸中的一种。
4.根据权利要求1所述的利用超声喷雾和微波辅助加热制备功能纤维膜的方法，其特征在于，所述步骤1)中酸性溶液浓度为0.5～2mol/l，处理时间为15～30min，温度为20～30℃。
5.根据权利要求1所述的利用超声喷雾和微波辅助加热制备功能纤维膜的方法，其特征在于，所述步骤2)中六水合硝酸锌和去离子水的摩尔比为1：800～1：1200，喷涂剂量为0.1～0.5ml。
6.根据权利要求1所述的利用超声喷雾和微波辅助加热制备功能纤维膜的方法，其特征在于，所述步骤3)中二甲基咪唑和去离子水的摩尔比为1：20～1：30，喷涂剂量为0.1～0.5ml。
7.根据权利要求1所述的利用超声喷雾和微波辅助加热制备功能纤维膜的方法，其特征在于，所述步骤4)中微波功率为300～500w，时间为10～60s。
