PVDF纳米纤维膜的制备及其油水分离性能

针对静电纺丝纳米纤维膜孔径偏大的问题,以聚偏氟乙烯(PVDF)为成膜聚合物,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)/丙酮为混合溶剂制得纺丝液,采用静电纺丝技术制备PVDF纳米纤维膜,并研究聚合物浓度对纳米纤维膜孔结构及油水分离性能的影响。结果表明：增大纺丝液浓度会明显提高PVDF纳米纤维直径,使得纳米纤维直径分布变窄;当PVDF质量分数为14%时,所得PVDF纳米纤维膜具有较好的表面形貌和拉伸强度;油水分离结果表明,重油体系(二氯甲烷+水)通量最大达2 900.86 L/(m²·h),分离效率高达99.5%,高粘附油体系(玉米油+水)通量最小为32.98 L/(m²·h),分离效率仅有91.7%。在进一步的油包水乳液分离过程中,PVDF纳米纤维膜(M-3)具有的油水分离通量为7.9 L/(m²·h),分离效率高达97.6%。     

锯末对Pb~(2+)的吸附性能研究

采用廉价工业废弃物——锯末为吸附剂,研究其对水溶液中Pb2+的吸附特性。结果表明锯末对Pb2+的吸附速度较快,2 h内基本达到平衡。模拟二级速率方程很好地拟合了吸附反应的动力学方程(R20.99)。锯末对铅吸附的主要机制是离子交换,吸附量随pH升高而升高。离子强度对吸附反应有一定影响。Langmuir模型对锯末的吸附等温线拟合最好。热力学分析显示吸附反应具有自发,放热和熵增特性。     

聚丙烯-衣康酸接枝共聚纤维的制备及对Pb~(2+)吸附性能研究

基于紫外光辐照引发的方法,将亲水性单体衣康酸(IA)接枝在聚丙烯(PP)纤维表面,并用红外光谱(IR)、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)证明了接枝反应的发生,考察了单体浓度、辐照时间、辐照距离、光敏剂浓度以及溶剂比对接枝率的影响.结果表明:随着衣康酸质量分数、辐照时间、光敏剂BP和溶剂乙醇用量的增加,辐照距离的缩短,PP-g-IA纤维的接枝率均增加;溶液pH值对PP-g-IA纤维吸附性能有较大影响,最适宜吸附的pH为5~6;在本文实验条件下,接枝纤维吸附Pb2+的最大吸附量为0.69 mg/g;1 mol/L的HNO3洗脱剂对Pb2+的解吸效果较好,解吸率可达90.64%.     

PVDF/AFMS杂化膜的制备及对Cu~(2+)的吸附

为提高膜对水溶液中铜离子的吸附效果,采用共缩聚法制备了氨基功能化介孔二氧化硅(AFMS)微球,然后将AFMS微球与聚偏氟乙烯(PVDF)以不同质量比共混,通过浸没沉淀相转化法制备了PVDF/AFMS杂化膜.采用SEM、FTIR对膜结构进行表征,并考察PVDF/AFMS杂化膜对水溶液中Cu~(2+)(初始质量浓度为300 mg/L)的吸附效果.结果表明:AFMS成功嵌入PVDF膜中;随着AFMS质量分数、pH(7.0)、Cu~(2+)溶液体积和接触时间的增加,杂化膜对Cu~(2+)的吸附量逐渐增大,直至达到吸附平衡;当AFMS在铸膜液固含量中所占质量分数为40%、pH值为6.0、Cu~(2+)溶液体积为20 mL、接触时间为120 min时,PVDF/AFMS杂化膜对Cu~(2+)的吸附量高达57.3 mg/g;经过5次吸附-脱附实验,该杂化膜对Cu~(2+)的吸附量为54.6 mg/g,为初始吸附量的95%以上.说明该杂化膜具有良好的吸附性能和再生性能,且操作简便.     

天然泥炭对Cu~(2+)、Pb~(2+)吸附性能的研究

以天然泥炭为吸附剂,对Cu2+、Pb2+及其混合离子溶液进行吸附实验,探讨了泥炭质量浓度、溶液pH值、混合离子间的相互作用等因素对吸附剂性能的影响.实验结果表明:泥炭用量的增加,提高了离子的去除效果;当溶液pH值为5时,泥炭对Cu2+、Pb2+均有最佳的吸附效果;而当pH值为6时,泥炭对混合液离子的去除率最高,表明离子间存在一定的相互作用.     

PVDF/CA-g-PAO螯合膜的制备及其离子吸附性能

以醋酸纤维素(CA)和聚偏氟乙烯(PVDF)为膜材料,以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,制备PVDF/CA共混超滤膜,经过表面接枝共聚和偕胺肟化改性,制备PVDF/CA-g-PAO螯合膜,用于去除污水中的重金属离子。采用红外光谱、扫描电镜、紫外分光光度计、光谱分析仪对PVDF/CA-g-PAO螯合膜进行表征,考察螯合膜对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附性能。结果表明,PVDF/CA-g-PAO螯合膜对Pb~(2+)的去除率达到98%,对Cu~(2+)的去除率仅为20%。在分离性能变化不大的情况下,PVDF/CA-g-PAO螯合膜既能去除水中有机污染物,又能吸附重金属离子。     

赖氨酸表面修饰PVDF纳米纤维膜及其对胆红素的吸附性能

为制备具有高通量、低传质阻力及高吸附容量的亲和膜,利用溶液喷射纺丝技术制备了聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜,对其进行活化偶联赖氨酸亲和配基后制得了新型纳米纤维亲和膜,探讨了温度、时间和pH值对其吸附胆红素的影响.结果表明:所得纤维直径范围为50~250 nm,纤维呈三维卷曲形态,杂乱堆积形成蓬松高孔隙率的纳米纤维膜,水通量可达到0.42 mL/(cm~2·s);经赖氨酸表面修饰后,对胆红素具有良好的吸附性能,最大吸附量可达378.69 mg/g.     

聚酯/角蛋白纳米纤维膜的制备及其铬离子吸附性能

为提高纳米纤维膜对Cr(VI)的吸附性能,使用静电纺丝法制备聚酯/角蛋白纳米纤维膜。从羊毛中提取角蛋白并加入到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中以制备复合纳米纤维膜;探究了影响去除水溶液中铬离子过程的实验因素,如溶液pH值和角蛋白含量。结果表明:通过扫描电子显微镜观察吸附前后纳米纤维膜的表面可知,铬离子附着在纤维膜的表面和孔隙中;水接触角测试证明了角蛋白的加入可提高复合膜的亲水性,纳米纤维膜对铬离子的吸附性能受溶液pH值和角蛋白的含量影响,在pH值为3、聚酯与角蛋白比例为1∶1时,纳米纤维膜的最大吸附容量为78.82 mg/g;FTIR和XPS的结果表明:角蛋白的酰胺键、氨基和二硫键参与了吸附过程。     

化学改性橘子皮对Pb~(2+)的吸附性能

研究了经化学改性的橘子皮吸附剂对Pb2+的吸附性能.考察了溶液pH值、吸附时间及Pb2+初始质量浓度对该吸附剂吸附性能的影响.结果表明,吸附过程可以很好地用准二级动力学方程描述,吸附等温线用Langmuir方程拟合效果优于Freundlich方程.pH4.5,30℃时最大吸附容量为146.4 mg/g.经改性的橘子皮可重复使用5次以上.     

静电纺CS/PVA纳米纤维膜对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附特性

采用静电纺丝法制得CS/PVA纳米纤维膜,并将其作为对铜、镉离子的吸附材料。通过扫描电子显微镜(SEM)观察到CS/PVA纳米纤维细而均匀且呈不规则的网状结构。力学性能测试结果表明CS/PVA纳米纤维膜的稳定性较好,为其广泛应用于金属离子吸附材料提供前提。系统探讨了吸附时间、pH值、金属离子初始浓度对吸附性能的影响。结果表明,CS/PVA纳米纤维膜对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附作用在2 h内即可快速达到平衡,其吸附容量随着金属离子初始浓度、溶液pH值的增加而增大。此外,在100 mmol/L的稀盐酸(HCl)溶液中,Cu~(2+)、Cd~(2+)的脱附率在1min内可分别达到86.7%和91.3%。     

PVDF/TiO_2自组装膜的制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶相转化法和自组装法制备PVDF/TiO2自组装膜,并利用SEM、接触角、FT-IR和XRD进行了表征;通过纯水通量、孔隙率、膜阻力分析和腐植酸(HA)过滤去除实验,考察了PVDF/TiO2自组装膜的性能,探究了PVDF/TiO2自组装膜在臭氧条件下的催化臭氧化反应机理。结果表明:SEM直观显示膜上存在TiO2粒子;与PVDF原膜相比,纯水的接触角由43.92°减小至25.46°,膜的亲水性显著提高;FT-IR分析,PVDF/TiO2自组装PVDF膜上存在Ti-O键,羟基数量显著增加;XRD表明膜上存在金红石矿型TiO2粒子;自组装后PVDF膜纯水通量由152.5 L·m-2·h-1提高到215.3 L·m-2·h-1,孔隙率由90.2%下降至88.6%,PVDF/TiO2自组装膜对HA具有较强的吸附去除能力,PVDF/TiO2自组装膜对HA的去除率达到75%。     

离心纺丝制备TiO_2/PVDF微纳米复合纤维及其染料降解性能

为了降解印染废水中的染料,将二氧化钛(TiO_2)与聚偏氟乙烯(PVDF)添加至N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮的混合溶液中制备纺丝液,通过离心纺制备具有光催化降解性能的TiO_2/PVDF纤维。利用场发射扫描电镜(FESEM)观察纤维的表面形态,采用光化学反应仪测试复合纤维光催化降解染料性能,运用紫外可见分光光度计分析染料的降解情况。研究结果表明:复合纤维表面TiO_2的负载量随TiO_2质量浓度的增大而增大;当纺丝液中TiO_2与PVDF的质量浓度百分比为6∶10时,离心纺纺制出的TiO_2/PVDF复合纤维对染液的脱色率最高,对亚甲基蓝、罗丹明B、酸性黑10B都具有良好的降解效果,同时该复合纤维具有良好的可重复使用性。     

PVDF/PVDF混纺纳米纤维防水透湿膜的开发

利用多针头静电纺丝技术制备PVDF1/PVDF2双组份混纺纳米纤维膜,考察热轧温度对该电纺膜的表面形貌、机械性能及防水透湿性能的影响,以确定最合适的电纺膜热轧温度.采用Co-PA热熔网做热熔粘合剂,将此混纺电纺膜与防水织物进行层压复合,制备防水透湿织物,研究复合织物的抗剥离性能和防水透湿性能,并与PTFE拉伸膜层压复合织物进行对比.结果表明:在热轧温度为135℃、压力为0.3 k Pa、热轧时间为1 s条件下,双组分PVDF电纺膜拉伸断裂强度为24.22 MPa,耐静水压达到3 324 mm H2O,透湿量接近10 000 g/(m2·24 h);采用该电纺膜与Co-PA热熔胶、防水织物在135℃、0.3 k Pa条件下热轧15 s制备层压复合织物,其抗剥离强度(12.28 N/(2.5 cm))和透湿量(5 202 g/(m2·24 h))均优于PTFE拉伸膜层压织物,而耐静水压值(10 130 mm H2O)低于PTFE层压织物,但仍然可以达到商业化使用要求.     

交联淀粉微球吸附Pb~(2+)的研究

以可溶性淀粉为原料,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用反相悬浮聚合制备了交联淀粉微球。用原子吸收分光光度计测吸附后的Pb2+质量浓度,计算得到吸附量。研究交联淀粉微球对Pb2+的吸附行为,得出吸附量与吸附时间、酸碱度、吸附剂用量、初始溶液质量浓度之间的关系。结果表明,同样条件下,交联淀粉对Pb2+的吸附性能优于未交联淀粉,交联淀粉微球对Pb2+吸附行为同时符合Langmiur和Freundlich吸附等温方程,也符合一级动力学模型和二级动力学模型。     

湿法PU/PVDF共混膜的制备及其性能研究

采用湿法成膜法制备了聚氨酯(PU)/聚偏氟乙烯(PVDF)共混膜,通过扫描电子显微镜、接触角测试仪、织物电子强力机、透湿仪以及透气仪等对共混膜的微观形态、接触角、力学性能以及透气透湿性进行了测试。实验结果表明:PVDF的加入对共混膜的微观形态产生了一定的影响,随着PVDF含量的增加,共混膜的断裂强度和断裂伸长率以及透气透湿性能均呈现先上升后下降的趋势,且在PVDF含量为20%时,共混膜的综合性能达到最优;而接触角随着PVDF含量的上升而逐渐增加。     

三种淡水藻对Pb~(2+)的吸附研究

以绿毛藻、螺旋藻、小球藻等三种淡水藻为吸附剂,通过改变吸附时间(0.5 h～6.0 h)、初始pH(3.0～11.0)、吸附剂用量(0.05 g～0.30 g)以及Na+质量浓度(0 mg/L～120 mg/L),考察其对溶液中Pb~(2+)(50 mg/L)的吸附效果,并利用吸附等温线拟合对其吸附动力学模型进行了初步探究。结果表明,随着吸附时间的增加,吸附会达到平衡,而后出现解吸的现象;在偏酸性的条件下这三种藻类对Pb~(2+)的吸附效果较好;当吸附达到平衡后再增加吸附剂的用量会降低单位质量吸附剂的吸附能力;Na~+浓度对吸附效果也有极大的影响。吸附等温线表明这三种藻类吸附剂的吸附均符合Langmuir模型,依据该模型得到其对Pb~(2+)的饱和吸附量分别为27.50 mg/g、21.00 mg/g和25.85 mg/g。这三种藻类对Pb~(2+)均有较好的吸附效果,且廉价易得,在处理重金属污染上将有一定的应用前景。     

PVDF/BaTiO3复合纳米纤维滤膜的制备及性能

为了制备高效低阻的纳米纤维空气过滤膜,采用静电纺丝技术,以钛酸钡(BaTiO_3)作为驻极体,制备了不同质量分数、不同纺丝时间的PVDF/BaTiO_3复合驻极纳米纤维膜,并对其微观结构、表面化学结构、透气性能、透湿性能、过滤性能进行了研究分析。结果发现:当BaTiO_3的质量分数为0.8%、纺丝时间为40 min时,制备的PVDF/BaTiO_3复合纳米纤维滤膜性能达到最优,此时纳米纤维滤膜的透气率最大达369 mm/s,透湿量最大达4 672.79 g/(m~2·d),过滤效率为76.8%,阻力压降为11.76 Pa,品质因子最大值达0.124 2。     

酸改性高岭土对含Cd~(2+)和Pb~(2+)废水的吸附研究

采用酸改性高岭土进行SEM和FTIR表征,考察其对含Cd~(2+)、Pb~(2+)废水的吸附特性及机理。结果表明:与原矿高岭土对比发现,酸改性高岭土片层状结构变薄变小,表面基团组成发生明显的变化;对于20 m L初始浓度为40 mg·L~(-1)的Cd~(2+)、Pb~(2+)溶液,当p H为5.8,酸改性高岭土投加量50 g·L~(-1)时,吸附效果最好;利用Freundlich和Langmuir方程对吸附等温线进行拟合,Langmuir方程拟合效果更优,表明其吸附过程为单分子层吸附;吸附机理服从准二级动力学方程,其计算吸附量与实验测量值仅偏差2.87%。     

PU/PVDF共混物形貌及其中空纤维膜制备

通过SEM分析了聚氨酯(PU)与聚偏氟乙烯(PVDF)共混物熔体组成与其挤出物形貌之间的关系,确定了PU/PVDF共混物经熔融纺丝制备中空纤维膜的较优配比,并时PU/PVDF共混中空纤维膜微孔结构形成机理进行了讨论.研究表明,结合聚合物共混界面相分离原理及熔融纺丝-冷拉伸法可制得通透性较好的PU/PVDF共混中空纤维膜.     

热致相分离法PVDF/纳米SiO_2/石墨烯杂化中空纤维膜的制备及性能分析

为改善热致相分离(TIPS)聚偏氟乙烯(PVDF)膜的性能,以邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二辛酯(DOP)组成混合稀释剂,以纳米SiO_2、石墨烯为添加改性剂,采用TIPS法制备了PVDF中空纤维杂化膜.通过扫描电子显微镜(SEM)观察所得膜形貌,并对其渗透性能及机械性能进行测试表征,研究了纳米SiO_2、石墨烯添加量对PVDF中空纤维膜结构和性能的影响.结果表明:所得膜为均质海绵状孔结构,膜外表面较光滑,内表面粗糙且疏松多孔,随纳米SiO_2添加量的增加膜内外表面水接触角均增大,膜纯水通量先减小后增大,膜孔隙率均大于70%,膜断裂强度和断裂伸长率均先增大后减小;同时添加质量分数分别为3%和0.5%的纳米SiO_2和石墨烯,石墨烯以片层形式均匀分散在膜内,膜纯水通量可达418 L/(m~2·h),相较于原膜断裂强度提高12.6%,断裂伸长率提高89.2%.