為促進碳納米纖維（CNFs）在污水污染物吸附領域的應用,針對性開發(fā)具有高吸附性能的CNFs吸附劑,分別綜述了靜電紡絲法、化學氣相沉積法、模板法以及綠色環(huán)保法制得的CNFs吸附劑的結(jié)構(gòu)設計、制備、功能化改性原理等,著重分析了各CNFs吸附劑的吸附機制,列舉了多種CNFs對污水中重金屬離子、陽離子染料及有機污染物的吸附性能,探討了不同方法制得的CNFs在制備效率、結(jié)構(gòu)、吸附性能、重復利用性能等方面的優(yōu)劣勢,并闡述了CNFs吸附劑在電除鹽、離子測定等其他領域的應用拓展;最后提出了低成本產(chǎn)業(yè)化制備、多污染物廣泛吸附、力學性能提升、駐極輔助吸附、循環(huán)利用及其應用領域拓展等為今后CNFs吸附劑發(fā)展的重點方向。 

【文章來源】：紡織學報. 2020,41(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

PAN納米纖維在熱處理下的化學反應機制

上述研究表明，CNTs等納米粒子的加入可改善CNFs的污染物吸附性能。然而，通過上述方法制備的納米粒子大都被裹覆于CNFs內(nèi)部，難以發(fā)揮其吸附活性位點豐富的優(yōu)勢，將納米粒子沉浸或生長在CNFs的表面，對于提高CNFs整體吸附特性具有重要的意義。為此，本文課題組先制得了靜電紡CNFs，并用等離子體輔助化學沉積(PECVD)法在CNFs表面垂直均勻地生長CNTs陣列，得到CNFsCNTs復合纖維膜。圖2示出CNFs-CNTs吸附劑制備流程圖，圖3示出不同PECVD生長時間下CNFs-CNTs的表面形貌圖[29-30]。CNFs-CNTs的比表面積達398.17 m2/g,120 min后可吸附水溶液中98%的Cr(Ⅵ)，吸附量比共混紡絲方法提高了2倍。Asmaly等將Fe2O3浸漬在CNFs表面，其比表面積由40.7 m2/g提升至227.5 m2/g，而由于充分暴露的Fe2O3，納米纖維對苯酚的吸附量也提高了4倍[31]。然而，在纖維表面引入納米材料雖能充分利用納米材料的比表面積和吸附活性，但也面臨著納米材料易脫落，形成二次污染的問題。1.5 靜電紡CNFs三維宏觀體組裝

除CNFs的表面功能化和內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)控外，將CNFs組裝成三維宏觀體也是提高CNFs吸附性能的研究熱點。Guan等通過冰偏析誘導自組裝法將CNFs組裝成氣凝膠，并將其應用于雙水相體系中離子液體的吸附[32]。一方面CNFs氣凝膠展現(xiàn)出了高效的離子液體吸附特性;另一方面，在吸附完成后，CNFs氣凝膠表面含水量極低，在對CNFs氣凝膠通電后，由于焦耳效應，其良好的導電性確保了CNFs在超高的離子液體濃度下同樣具有快速吸附性能。將CNFs與CNTs或石墨烯等納米材料協(xié)同組裝成三維結(jié)構(gòu)不僅可提高其單次吸附量，所構(gòu)建的三維結(jié)構(gòu)體優(yōu)異的力學性能使其還具備了多次循環(huán)使用性能。Luo等以細菌纖維素為前驅(qū)體，利用原位生物層層組裝法制得了石墨烯/CNFs三維氣凝膠，并將其用于多種油和有機溶劑的吸附[33];而Xu等以竹漿纖維為原料，通過浸漬和炭化工藝制備了CNFs/CNTs三維結(jié)構(gòu)體[34]。CNFs與石墨烯或CNTs的協(xié)同作用增加了材料的比表面積和孔隙率，降低了體密度，再加上強疏水性，使吸附劑和目標污染物之間的作用被顯著增強。此外，這些三維氣凝膠中往往分布了大量的大孔徑孔洞，為目標污染物的存儲提供了足夠的空間;而CNFs與石墨烯或者CNTs之間相互的抱纏又使氣凝膠材料具有優(yōu)異的壓縮回彈性，因此，其對多種油和有機溶劑顯現(xiàn)出超高的吸附量和循環(huán)利用性能。2 CVD法制備CNFs

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]靜電紡絲法制備高效空氣過濾材料的研究進展[J]. 劉朝軍,劉俊杰,丁伊可,張建青,黃祿英.  紡織學報. 2019(06)
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本文編號：3067082