中空多孔聚乳酸纤维膜制备及疏水吸油性研究

以聚乳酸(PLA)为壳层,聚乙烯醇(PVA)为芯层,采用同轴静电纺丝技术制备纤维膜,经水洗去除水溶性聚乙烯醇(PVA),得到具有良好的疏水性和吸油性的中空多孔PLA纤维膜。分析了PLA溶液中不同比例的二氯甲烷(DCM)/N,N-二甲基甲酰胺(DMF)二元混合溶液体系及纺丝距离对纤维直径及表面形貌的影响,测试纤维膜的静态水接触角、吸油倍率,分析疏水吸油性能。结果表明:在适当的溶剂比和纺丝距离时可以制备表面具有多孔结构的纤维膜,制备得到的中空多孔PLA纤维膜的水接触角为136.4°,吸油倍率可达到71.4g/g,具有良好的疏水性和吸油性。     

杨树绒毛纤维吸油性能研究

采用杨树绒毛纤维、木棉纤维和超细聚丙烯吸油毡作为吸油材料,汽油、柴油、机油为油液介质进行对比试验,对3种吸油材料的吸油能力、吸油速率、吸油保油率、油水选择性、重复使用性等吸油性能表征参数进行测试,结果表明:杨树绒毛纤维吸油速率快,饱和吸油时间约为10 min,饱和吸油量大,保油率与木棉及聚丙烯吸油毡相当;杨树绒毛纤维具有中空结构,纤维壁薄,受压后回弹小,导致其重复使用性略逊于木棉及聚丙烯吸油毡;杨树绒毛纤维具有良好的拒水亲油性能,油水选择系数为0.02~0.03,对油水混合物中油的吸收能力强,有利于水面浮油的吸附。     

静电纺PCL纤维膜的制备及其性能

为了减少海洋溢油事故带来的危害，选取天然可降解的聚己内酯(PCL)为原料，通过静电纺丝法制备不同质量分数的PCL纤维膜，利用扫描电镜观察纤维形貌，并对不同质量分数的PCL纤维膜水接触角、吸油倍率和保油率进行测试与分析。结果表明：随PCL质量分数的增加，纤维直径逐渐增大。当PCL质量分数为16%时，纤维之间无串珠结构，直径分布均匀，平均直径324 nm,具有较好的可纺性。纤维膜对水的接触角为137.08°,对3种油的吸油倍率最高分别为机油36.73 g/g、花生油34.20 g/g和菜籽油30.63 g/g,保油率均在55.0%以上，经过5次循环使用后，对3种油的吸油倍率仍均可达到15.0 g/g以上。说明PCL纤维膜具有良好的疏水性能、吸油性能、保油性和一定的循环使用性能，在油水分离领域具有较好的应用前景。     

静电纺吸油材料的研究进展

海洋漏油事故频繁发生对环境造成严重破坏并产生巨大的经济损失。吸油材料可应用于吸附水中的油类物质,特别适用于海上溢油的清理。近年来以疏水亲油性有机合成高聚物为原料,采用静电纺丝技术制备的超细纤维膜,由于其微米至纳米级直径、可控的疏水性、高比表面积、吸油量大、吸油速度快等优势受到广泛关注。对国内外静电纺纤维吸油材料的研究进展进行了介绍,并展望了其发展前景。     

木棉/PET/ES纤维集合体吸油性能研究

以木棉/PET/ES纤维集合体为研究对象,测试评价了该纤维集合体对机油、植物油、柴油3种油液的吸油性能,并分析了影响该纤维集合体吸油性能的因素。结果表明:该纤维集合体具有优良的吸油性能。其每克对纯机油、植物油、柴油的吸油倍率分别为63.00、58.50、43.81 g,对油水混合物中机油、植物油、柴油的吸油倍率分别为30.28、24.29、30.51 g。对3种油液的保油率均能达到80%以上。该纤维集合体对含水油液中油液的去除效果达97%以上,所以该纤维集合体具有优良的油水选择性。研究发现,影响纤维吸油性能的因素有纤维自身的拒水亲油性能、纤维集合体的结构以及油液的黏度。     

聚砜超细纤维膜的制备及其对染料的过滤性能

以聚砜(PSF)为原料,采用静电纺丝技术制备了PSF超细纤维膜。研究了热处理对PSF纤维膜的孔隙结构、润湿性和拉伸力学性能的影响;以及热处理后PSF纤维膜对分散蓝2BLN悬浮液和弱酸性蓝N-RL水溶液的过滤性能。结果表明,经190℃干热张力条件下处理2 h后,纤维膜的孔隙率为82.4%,平均孔径为4.5μm,拉伸力学性能显著提高,润湿性差。在0.1 MPa死端恒压过滤条件下,连续过滤1 h后,PSF纤维膜对分散蓝2BLN的截留率为94.7%;对弱酸性蓝N-RL的截留率仅为29.2%,但具有较高的过滤通量。     

天然中空异形萝藦种毛纤维的吸油性能

为探究萝藦种毛纤维在吸油领域的应用潜力,实现纤维的高值化利用,采用光学接触角测量仪测量了水及不同油剂在萝藦种毛纤维表面的静态接触角;利用纤维成像系统对比观察了吸油前后及重复吸油后纤维的形貌变化;同时分析了其对不同油剂的静态吸油、保油及重复吸油性能,并以该纤维为过滤层初步分析其对油水混合物的分离性能。结果表明:萝藦种毛纤维具有优异亲油疏水性,与纯水的静态接触角为151.12°;因纤维间隙及中空结构的吸油储油作用,其对植物油、机油和柴油具有较高的饱和吸油倍率,分别为81.52、77.62和57.22 g/g;经 12 h 重力沥干,保油率仍可达到79.1%、75.4%和72.0%;经8次循环使用后,纤维的吸油倍率分别下降了23.4%、22.2%和20.7%;经4次过滤后,纤维对植物油的分离效率达98.0%,可初步实现油水分离。     

浒苔吸油疏水表面的改性

配制吸油性与疏水性都良好的试剂,对浒苔进行处理,使其具有亲油疏水性能。结果表明:在焙烘温度100℃的条件下,经10%无氟防水剂处理后,浒苔吸油量为12.7 g/g,为处理前的176%;处理后浒苔吸水量由13.2 g/g降至4.8 g/g,疏水改性的浒苔纤维表现出对油剂较好的吸附性。经三步去盐前处理的浒苔吸油量为14.7 g/g,吸水量降至3.4 g/g;改性后浒苔表面形貌发生变化,出现了饱和烷烃的吸收峰;处理后浒苔水接触角为139.28°,证明成功对浒苔进行吸油疏水表面改性处理。     

疏水亲油型纳米纤维素气凝胶的制备与吸油性能研究

本研究以不同方法制备的针叶木纳米纤维素（CNF、ECNF和TCNF）为原料,通过冷冻干燥法制备纳米纤维素气凝胶,并利用硬脂酰氯（SAC）溶液浸渍法对其进行疏水改性。采用激光粒度仪、X射线衍射分析仪、Zeta电位仪测定了纳米纤维素的粒径分布、结晶度及电荷密度,并对疏水改性前后气凝胶的密度、孔隙率、结构形貌、疏水性能及吸油性能进行了分析和研究。结果表明,TCNF粒径及电荷分布较为均匀;SAC改性不会影响纳米纤维素气凝胶轻质、多孔的特性,改性后的气凝胶表现出优异的疏水性和良好的吸油性,其中S-ECNFA的疏水性最佳,表面水接触角（CA）可达151.6°;S-TCNFA对4种不同密度的油吸附能力最强,其中对食用油的吸油量可达48.96 g/g气凝胶,经5次循环使用后,对食用油的吸油量仍可达初次吸油量的60.8%,具有较好的循环使用性能。     

羽毛纤维基吸油纸的制备及其性能研究

以羽毛纤维为原料制备吸油纸，利用扫描电镜探究3种羽毛纤维（大毛片、小毛片和朵绒）形貌和纤维微观结构对其吸附性能的影响，并将其与木浆纤维、热黏纤维进行对比分析。结果表明，羽毛纤维对油类物质有很强的吸附性，亲油疏水特性明显；酸处理对羽毛纤维吸油性能有影响，当硫酸浓度为2%时，羽毛纤维吸油效果好。随着羽毛纤维含量的增加，所制备吸油纸的吸油倍率先上升后下降、吸油速率上升、保油率下降，当羽毛纤维含量为70%时，所制备的吸油纸吸油倍率为25.0 g/g，吸油纸重复使用6次后，其吸油倍率为首次使用时的50%。     

Essential Oil Bioactive Fibrous Membranes Prepared via Coaxial Electrospinning

A novel antimicrobial composite material was prepared by encapsulating orange essential oil (OEO) in zein prolamine (ZP) via the coaxial electrospinning (ES) technique. By manipulating process parameters, the morphological features of ZP/OEO fibers were modulated. Fine fibers with diameters ranging from 0.7 to 2.3 μm were obtained by regulating ZP solution concentration and process parameters during the ES process. Optimal loading capacity (LC) and encapsulation efficiency (EE) of OEO in fibrous ZP mats were determined to be 22.28% and 53.68%, respectively, and were achieved using a 35 w/v% ZP ES solution. The encapsulation of OEO was found to be reliant on ZP solution concentration (the enveloping medium). SEM analysis indicates the surface morphology of ZP/OEO electrospun fibers is dependent on ZP solution loading volume, with lower ZP concentrations yielding defective fibrous structures (for example, beaded and spindled‐string like morphologies). Furthermore, this loading volume also influences OEO LC, EE, mat water contact angle and oil retention. CCK‐8 assay and cell morphology assessment (HEK293T cells) indicate no significant change with electrospun ZP and ZP/OEO fibrous membranes over an 8 h period. Antimicrobial activity assessment using Escherichia coli, suggests composite nonwovens possess sterilization properties; elucidating potential application in active food packaging, food preservation and therefore sustainability.     

聚乳酸/壳聚糖/Fe3O4超细纤维膜对酸性蓝MTR的吸附性能及机制

为制备易回收、可生物降解的染料吸附材料,将聚乳酸(PLA)、壳聚糖(CS)和四氧化三铁(Fe₃O₄)共混溶于三氟乙酸(TFA)溶液中,通过静电纺丝技术制备得到PLA/CS/Fe₃O₄超细纤维膜,研究了PLA/CS/Fe₃O₄超细纤维膜的表面形貌、孔隙结构、表面元素及其对酸性蓝MTR的吸附动力学和吸附机制。结果表明:PLA/CS/Fe₃O₄超细纤维内外均有孔隙结构,纤维的直径为(158±81) nm,比表面积为14.7 m ²/g,平均孔径为15.6 nm,且共混静电纺丝并未改变CS中C—NH₂和Fe₃O₄中Fe元素的化学状态;PLA/CS/Fe₃O₄超细纤维膜对酸性蓝MTR的平衡吸附量为156 mg/g,吸附动力学实验数据与Lagergren准二级吸附动力学模型吻合较好,表现为化学吸附机制。     

Oil Spill Cleanup by Hydrophobic Natural Fibers

This article evaluates and compares on oil wetting and sorption performance of three natural fiber assemblies made by kapok, cattail and cotton fibers in application of absorbing vegetable oil. The three fibers were naturally hydrophobic and oleophilic. The water stood on the fibers’ surfaces with the contact angles between 120° and 145°, while oil droplet disappeared quickly from the fibers’ surfaces within several seconds. When applied as the oil sorbents, it was found that the three fiber assemblies showed quick oil uptake. Among them, kapok fiber assembly showed exceptionally high oil sorption and retention capacity. The presence of big hollow lumens which contributed to 77 % of the fiber’s volume was the important reason for this. Cattail fiber was bamboo-shaped. The fiber was short (3–11 mm). However, the formation of numerous of bamboo-liked lumens between neighboring fibers in cattail fiber assembly contributed to it quick oil sorption and excellent oil retention capacity, despite of relatively low oil absorbency. Although faster oil spreading comparing to kapok fibers, cotton fibers showed much lower oil absorbency and retention capacity, due to its collapsed lumens which considerably reduced its available pores for oil sorption.     

利用紫虫胶制备亚麻籽油凝胶油

以亚麻籽油为油基、紫虫胶为凝胶因子,用加热搅拌和冷却的方法制备亚麻籽油凝胶油,研究不同工艺条件对亚麻籽油凝胶油持油性、结晶形成时间、硬度的影响。将虫胶添加量、加热时间和加热温度作为自变量,凝胶油的持油性作为响应值,进行响应面优化试验。通过试验得到亚麻籽油凝胶油的最佳工艺:虫胶添加量8%、加热温度79℃、加热时间25 min。此工艺条件下的亚麻籽油凝胶油持油性为84.92%。对比分析亚麻籽油凝胶油和市售黄油的热力学性质、晶体形态,发现该凝胶油和市售黄油的熔点相近,且凝胶油具有一定塑性。     

Removal of industrial cutting oil from oil emulsions by polymeric ultra- and microfiltration membranes

The utilization of micro- and ultrafiltration with polymeric membranes for treatment of industrial cutting oil emulsion was investigated. The performance of 14 different membranes with pore sizes in the range of 1-800 nm, representing 8 different materials and varying hydrophobicity, was determined experimentally. Membrane permeances between 1.6 and 939 L m 2 h(-1) bar(-1) have been observed for the different samples as well as oil rejections between 3.42% and 99.99%. Membrane pore size and contact angle showed little influence on both values, while an interesting correlation is displayed to the individual membranes' capillary pressures. A possible explanation for this phenomenon is suggested based on the formation of oil films on the membrane surface. From the investigated membranes, the best-suited one for cutting oil treatment was selected and subjected to further experiments. The effect of process temperatures between 22 and 43 degrees C and of feed oil concentrations between 0 and 20 vol % on the removal performance was determined. The results correspond to the explanation suggested previously.     

不同聚合度菊粉的吸附特性

为了研究菊粉聚合度不同对其吸附特性的影响规律,以天然和长链菊粉为原料,采用离心法与静态吸附法对菊粉的吸油特性、吸湿特性和水合性能进行分析。结果发现,天然菊粉对植物油脂的吸附量在30℃时达到最大值1.17 g/g,对动物油脂的吸附量在50℃时达最大值1.04 g/g;温度对天然菊粉吸附油脂量的影响比长链菊粉显著,随温度升高天然菊粉吸附油脂量呈显著下降趋势。天然菊粉的吸湿性比长链菊粉强,随温度的升高,两类菊粉的吸湿率和溶解度都增加,但持水性和膨胀度均呈先升高后下降的趋势,长链菊粉出现最大值时所对应的温度比天然菊粉高20~30℃。     

转谷氨酰胺酶对大豆分离蛋白酶解物的吸油性与保水性的改善作用

通过木瓜蛋白酶酶解大豆分离蛋白(Soy protein isolate,SPI)获得酶解物,然后利用转谷氨酰胺酶(Transglutaminase,TGase)对酶解物进行交联作用,以吸油性和保水性为指标,对交联条件进行响应曲面优化,并对改性前后粒径、Zeta电位、自由氨基含量与吸油性、保水性之间相关关系进行探究。结果表明,TGase添加量21.2 U/g、pH7.1、交联温度53.0 ℃、交联时间1.2 h时,酶解物经TGase交联后的吸油性最佳,为5.41 g/g,较TGase改性前的SPI酶解物(3.98 g/g)提高35.93%,较SPI(3.73 g/g)提高45.04%。在TGase添加量20 U/g、pH7.0、交联温度35 ℃、交联时间1.0 h时,酶解物经TGase交联后的保水性得以较好改善,为17.28 g/g,较TGase改性前的SPI酶解物(14.82 g/g)提高16.60%,较SPI(14.52 g/g)提高19.01%。粒径大小与保水性之间存在显著负相关,Zeta电位绝对值大小与吸油性存在显著正相关,与保水性存在负相关,自由氨基含量与吸油性之间存在显著负相关,相关系数分别为-0.865、0.878、-0.531、-0.595。     

复合抗氧化剂对亚麻油稳定性的影响

利用烘箱加速氧化试验,选取酸价和过氧化值两个指标作为评判标准,采用正交试验研究不同复合配比天然抗氧化剂与合成抗氧化剂组合对亚麻油稳定性及货架期的影响。结果表明,复合抗氧化剂的最佳配比为:0.04%迷迭香油+0.018%叔丁基对甲氧酚+0.018%没食子酸丙酯。通过对比碱炼前后亚麻油酸价的变化,发现当向4g亚麻油中添加0.6~0.7g的NaOH反应4h后,酸价降低约80%,对延长亚麻油货架期的效果较为显著。     

几种抗氧化剂对亚麻油稳定性的影响

利用Schaal烘箱加速氧化实验,以酸价、过氧化值为指标,研究天然与合成抗氧化剂在不同复合配比条件下对亚麻油稳定性及货架期的影响,在100 ℃加速氧化条件下,选出0.04%迷迭香油＋0.018%叔丁基对甲氧酚＋0.018%没食子酸丙酯为本实验抗氧化剂的最佳配比。对比碱炼前后亚麻油酸价的变化,当向2 g亚麻油中添加NaOH的质量为0.30、0.35 g反应4 h后,酸价降低约80%,对延长亚麻油货架期的效果较为显著。根据Arrhenius经验公式,在60 ℃加速氧化条件下预测亚麻油在使用最佳抗氧化剂后货架期延长至352 d。