PAN基抗菌超滤膜的制备及性能表征

以聚丙烯腈(PAN)为膜材料,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,采用相转化法制备超滤膜,对膜表面偕胺肟化改性,使其螯合Cu~(2+)和Ag~+制备抗菌超滤膜,以解决金属离子的流失问题。采用红外光谱、扫描电镜、紫外可见分光光度计等测试手段对超滤膜进行表征,考察了螯合Cu~(2+)和Ag~+的超滤膜对大肠杆菌和金色葡萄球菌的抑菌性能。结果表明,Ag~+螯合膜对大肠杆菌和金色葡萄球菌具有抑菌作用,对大肠杆菌的抑菌率为91.3%,对金色葡萄球菌的抑菌率为98.1%,而Cu~(2+)螯合膜几乎没有抑菌效果。在实验范围内,离子螯合膜的分离性能几乎没有受到影响。     

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。     

Cu2+和Ni2+对水解-MBR工艺处理效能的影响特性

为降低电镀废水中重金属对生物处理系统的冲击,采用水解-膜生物反应器(MBR)组合工艺对电镀综合废水进行处理,以重金属离子Cu~(2+)、Ni~(2+)为代表,重点研究不同质量浓度的重金属冲击下对水解-MBR工艺处理电镀废水效能的影响,以及水中DOMs与微生物活性的变化情况.结果表明:在Cu~(2+)、Ni~(2+)质量浓度5~20 mg/L冲击下,水解-MBR组合工艺对COD和NH_4~+-N去除效率分别在75%和45%以上.硝化细菌抗重金属冲击能力较差,水解-MBR组合工艺对重金属Cu~(2+)、Ni~(2+)的耐受质量浓度可达20 mg/L,而单纯MBR工艺仅为10 mg/L.水解反应器可将污水中HPI大部分转化为HPO-A,改善难降解有机物可生化性,芳香族化合物的含量明显降低.随着重金属Cu~(2+)、Ni~(2+)质量浓度的升高,MBR反应器内活性污泥的SOUR值逐步下降,但水解-MBR工艺SOUR受重金属的抑制率均比单独MBR工艺低5%左右.由于水解使重金属毒性减弱,水解-MBR系统中微生物的活性较高,系统中EPS含量和出水质量浓度均显著低于单独MBR工艺,且可以有效减少膜表面胶体物质和溶解性有机物形成,降低污泥滤饼层的形成速度,有效减缓膜污染的速率.     

壳聚糖/羧甲基壳聚糖止血膜的制备与表征

针对壳聚糖止血膜柔韧性差的问题,以丙三醇和酚磺乙胺作为改性剂,采用溶液浇膜的方法制备了不同组成配比的壳聚糖(CS)/羧甲基壳聚糖(CMCS)止血膜,并评价了CS/CMCS止血膜拉伸性能和止血效果.丙三醇的引入可使CS/CMCS止血膜的断裂伸长率提高4~7倍,尽管其拉伸强度也降低了70%.丙三醇改性的CS/CMCS=8/2载药止血膜具有较好的拉伸强度(10.4±0.9 MPa)和断裂伸长率(50.4±4.5%);与未加入酚磺乙胺的CS/CMCS止血膜相比,酚磺乙胺的离子交联作用使CS/CMCS载药止血膜的拉伸强度提高55%,而断裂伸长率仅降低24%.止血评价结果表明经丙三醇改性的CS/CMCS=8/2止血膜均能使血液发生分离的时间明显缩短,并具有促使血液凝结形成黑色血块的能力.     

多孔蒙脱土/醋酸纤维素复合纤维膜的离心纺构筑及其在重金属离子吸附中的应用

为制备出一种绿色环保、重金属离子吸附性能良好的多孔醋酸纤维素(CA)复合纤维膜,选用天然吸附材料蒙脱土(MMT),以CA为基材,通过离心纺丝技术,设计制备MMT/CA多孔复合纤维膜,并将所得纤维膜应用于重金属离子吸附。采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱仪(EDS)、热重分析仪(TGA)和原子吸收光谱仪(ASS)对复合纤维的形貌结构及吸附性能进行表征。结果表明:在溶剂DCM/DMSO质量配比8∶2时成功制备出具有多孔结构的MMT/CA复合纤维膜;随着MMT质量分数的增加,其Cu~(2+)吸附量也随之增大,当质量分数为3%时最大Cu~(2+)吸附量为44.243 mg/g,并且经过5次解吸循环后,仍保持有80%以上的吸附效果。     

基于EDTA络合滴定法测定重金属离子浓度

为了简化传统金属离子的测定方法,以乙二胺四乙酸(EDTA)为络合剂,用PAN、二甲酚橙和紫脲酸铵为指示剂测定Cu~(2+)浓度,用铬黑T指示剂测定Mg~(2+)浓度,用二甲酚橙指示剂测定Ni~(2+)浓度.结果表明:以紫脲酸铵为指示剂时,Cu~(2+)浓度测定结果的相对标准偏差(RSD)最小,为0.631%,因此测定Cu~(2+)浓度选择紫脲酸铵为指示剂最合适;以铬黑T为指示剂,Mg~(2+)浓度的测定结果的RSD为0.719%,因此测定Mg~(2+)浓度时可以选择铬黑T指示剂;以二甲酚橙为指示剂时,Ni~(2+)浓度测定结果的RSD为0.760%,因此EDTA络合滴定法测定Ni~(2+)浓度时可选择二甲酚橙指示剂.与原子吸收光谱法相比,EDTA络合滴定法测定金属离子浓度操作简单方便,测定结果具有很高的精密度和准确度.     

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%。     

Cu~(2+)印迹壳聚糖微球的制备及其吸附性能

采用反相悬浮法,以环己烷为油相,Cu~(2+)为印迹模板,制备了一种新型的印迹壳聚糖微球。正交实验结果表明,20m L3%的壳聚糖溶液中戊二醛用量为0.8m L、45℃下交联5min,3%NaOH固化2.5h,吸附剂性能最佳。通过扫描电镜(SEM)和X衍射(XRD)进行表征,结果表明微球表面有许多沟壑,结晶度降低。吸附条件优化结果为:300mg/L Cu~(2+)溶液、pH为5、吸附剂投加量0.06g、吸附4h时吸附量达到91.39mg/g。印迹微球在一元和二元金属离子体系中对Cu~(2+)均有较好的吸附选择性,可用于溶液中Cu~(2+)的富集和分离。     

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.     

ZnO/CS@M-PP复合熔喷材料的制备及其抗菌抗紫外性能

为获得具有优异抗菌和抗紫外性能的聚丙烯(PP)熔喷非织造材料,采用溶胶—凝胶法制备纳米氧化锌(ZnO),然后通过聚多巴胺(PDA)和聚乙烯亚胺(PEI)对PP进行表面亲水处理,获得改性PP熔喷材料(M-PP),通过浸渍法将壳聚糖(CS)和ZnO依次负载在改性后的M-PP上,制备得到ZnO/CS@M-PP复合熔喷材料;对ZnO/CS@M-PP复合熔喷材料进行形貌、结晶结构、抗菌和抗紫外性能分析。结果表明：通过溶胶—凝胶法制备的纳米ZnO为梭状形貌,长度为200～600 nm,结晶结构完整,ZnO与CS均匀分布在M-PP的表面;随着ZnO质量浓度的增加,ZnO/CS@M-PP复合熔喷材料对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率随之提高,紫外线防护系数(UV protection factor, UPF)值也随之增加;当ZnO负载质量浓度为2 mg/mL时,ZnO/CS@M-PP复合熔喷材料对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率可达99.99%,UPF值为139.97。     

酰化壳聚糖交联微球对铜离子吸附性能研究

以脱乙酰度95%的壳聚糖为原料,通过丁二酸酐酰化、氯化钙交联后对壳聚糖的改性,制备出吸附性能更好,稳定性更好的酰化壳聚糖交联微球。并研究了酰化壳聚糖交联微球对Cu~(2+)的吸附性能。实验结果表明:酰化壳聚糖交联微球对铜离子具有很好的吸附性能。吸附的最佳条件是:微球对铜离子吸附时间为60 min、pH值为6.0。在吸附过程中,ΔG~θ值在13.58～11.28 kJ·mol~(-1)之间,ΔH~θ=11.61 kJ·mol~(-1),ΔS=76.82 J·K~(-1)·mol~(-1),表明酰化壳聚糖微球吸附水中Cu~(2+)吸附是一个自发的吸热、熵过程。     

一种高效化学净水剂的研制

探讨以锯木屑、稻草为原料制备纤维素,通过有机合成方法,分别用乙二胺和氯乙酸与纤维素接枝共聚,制成含氮纤维素和羧甲基纤维素。并用其通过柱交换对水中的Cd~(2+)、Hg~(2+)、Pb~(2+)、As~(3+)、Mn~(2+)、Ni~(2+)、Cr~(6+)、Cu~(2+)等重金属离子分别进行了去除实验,取得了较为满意的去除效果。用饱和食盐水或稀氨水可洗脱再生、反复使用,成为一种高效化学净水剂。     

Betaine·HCl-6EG-nNiSO_4·6H_2O低共熔离子液体电沉积镍镀层

以盐酸甜菜碱(Betaine·HCl)、乙二醇(EG)和六水合硫酸镍(NiSO_4·6H_2O)制备的Betaine·HCl-6EG-nNiSO_4·6H_2O低共熔离子液体为电解液,在碳钢(CS)基体上电沉积出平整致密的金属镍镀层.采用旋转黏度计和电导率仪分别测定了其黏度和电导率.在测试条件下,其黏度为3.918~55.19 m Pa·s,电导率为1.109~0.199 S/m.循环伏安测试结果表明Betaine·HCl-6EG-nNiSO_4·6H_2O(n=0.071)低共熔离子液体中Ni~(2+)在CS电极上的电化学还原过程可以描述为Ni~(2+)→Ni~0,其起始还原电位为-0.56 V.对CS基体上的沉积层进行XRD和EDAS测试,分析结果表明镀层为具有面心立方晶型结构的金属镍.SEM结果表明得到的镍镀层晶粒细小致密且均匀.镀层截面组织金相照片和线性扫描能谱图表明沿CS基体各处均得到厚度分布均匀且与基体结合良好的镍镀层,其厚度约为11μm.     

壳聚糖/羟丙基甲基纤维素包装薄膜的结构与性能

用壳聚糖(CS)和羟丙基甲基纤维素(HPMC)溶液共混,制得可降解包装薄膜。通过红外光谱、X射线衍射和原子力显微镜对共混膜进行结构表征,分析二者共混后的相容性。通过力学性能测试分析拉伸强度和断裂伸长率的变化。结果表明:共混膜中HPMC的体积分数为40%时共混膜的拉伸强度基本不变,断裂伸长率比纯CS膜提高了约3倍;共混膜中HPMC体积分数≥40%时,HPMC对CS膜起到了增韧的效果。     

基于细菌纤维素的高效离子吸附剂的 制备及其性能研究

通过生物培养的方式制备了细菌纤维素(BC),并对其进行偕胺肟化改性制成了偕胺肟化细菌纤维素(AOBC)纳米纤维膜。对纳米纤维膜的表观形态和热力学性能进行测试,利用Cu~(2+)和Zn~(2+)溶液对纳米纤维膜的金属离子吸附性能进行研究。结果表明,改性后的AOBC纳米纤维膜的力学性能有所提高,且具有优异的离子吸附性能。AOBC纳米纤维膜对于Cu~(2+)和Zn~(2+)的最大吸附量分别为111.20mg/g和108.09mg/g。     

聚乙烯醇-壳聚糖复合海绵的制备及性能

为了进一步提高聚乙烯醇-壳聚糖复合海绵的性能,在聚乙烯醇与甲醛的缩醛化反应过程中加入壳聚糖,并使其与其他原料反应制备聚乙烯醇-壳聚糖复合海绵. 分别改变配方中发泡剂和壳聚糖的含量,合成了一系列组分不同的聚乙烯醇-壳聚糖复合海绵,研究了发泡剂含量和壳聚糖含量对复合海绵结构、吸水能力和膨胀率的影响,并采用扫描电子显微镜对复合海绵的结构与微观形貌进行表征,测试了改性海绵对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的免疫能力. 研究结果表明,选用曲拉通X-405作为发泡剂,当壳聚糖含量为聚乙烯醇质量的10%时,所制备的复合海绵效果最佳,复合海绵具有明显的蜂窝状多孔结构,其吸水率可达到858%. 抗菌实验证明,与纯的聚乙烯醇海绵相比,复合海绵对金黄色葡萄球菌具有较好的免疫能力.     

明胶-壳聚糖共混材料的酪氨酸酶修饰研究

开展了明胶-壳聚糖共混材料的酪氨酸酶修饰研究,该材料是一种全部由天然高分子构建及修饰的生物材料,即采用蛋白质与生物多糖作为本体材料,采用生物酶作为修饰剂。流变性能测试和凝胶形成实验表明,酪氨酸酶能够催化明胶与壳聚糖进行反应,并使明胶与壳聚糖共混溶液形成凝胶;拉伸测试结果显示,经过酪氨酸酶修饰的明胶-壳聚糖生物材料的拉伸强度比未修饰材料提高了50.22%。此外,与纯明胶材料相比,该生物材料显示出了更好的细菌抑制作用,其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率分别提高了40.56%和31.13%。     

CS/PVP复合纳米纤维膜的制备及其表征

通过静电纺丝技术制备了CS/PVP质量比分别为0/100、10/90、20/80、30/70、40/60复合纳米纤维膜.通过扫描电镜、红外光谱及X射线衍射仪对纳米纤维膜进行表征,利用电子强力机对纤维膜断裂强度进行测试.结果表明:CS/PVP质量比从0/100变化到30/70时,纤维形态良好,平均直径随着壳聚糖含量的增加而逐渐减小;质量比达到40/60时,纤维中有大量珠串,均匀性变差.FT-IR和XRD图谱表明,复合纳米纤维膜中CS与PVP存在相互作用,分子之间形成了氢键;复合纳米纤维膜的断裂强度随着CS含量的增加而增大,当壳聚糖含量达到40%时,其断裂强度为19.87MPa.     

PVC膜材涂层工艺的研究

为提高膜材的力学性能,通过对涤纶基材进行表面改性和对涂层浆添加剂的筛选,研究了涤纶基材的表面处理剂处理和PVC涂层浆中添加剂对膜材拉伸强度、剥离强度、撕破强度的影响.实验结果表明,当表面处理剂质量分数为2.5%时,可以明显提高PVC膜材的拉伸强力性能;在涂层浆中加入1.0 g氯化聚乙烯可提高膜材的拉伸强度.     

三维卷曲中空涤纶/粘胶纤维填充料的制备

以三维卷曲中空涤纶、粘胶纤维为原料,采用非织造干法针刺工艺制备填充料。利用正交试验对三维卷曲中空涤纶/粘胶纤维填充料的制备工艺进行优化,其中三因素为纤维配比、针刺密度、针刺深度,针刺毡厚度、透气性、拉伸强力、保温率、耐水洗性能为考察指标。结果表明:制备三维卷曲中空涤纶/粘胶纤维填充料的最佳工艺参数为三维卷曲中空涤纶/粘胶纤维为70∶30,针刺密度为50刺/cm~2,针刺深度为7.5mm。