發(fā)布時間：2018-06-05 16:27

  本文選題：靜電紡絲 + 纖維��； 參考：《南京林業(yè)大學》2017年碩士論文

【摘要】：油水分離已經(jīng)成為全球面臨的一個問題。膜分離技術是一種最有效的分離油水混合物的方法。靜電紡絲纖維膜具有獨特的適用于油水分離的特性,比如高的比表面積、大的孔隙率、內部高度交聯(lián)的孔隙結構和表面功能化靈活的特點,使其在油水分離過程中具有高的滲透性,這不僅提高了分離效率,也減少了分離過程中的能源消耗。然而,大多數(shù)的制備的電紡膜在實際使用中仍舊存在很多問題,如力學性能差,分離性能差、不能自支撐、制備過程復雜且成本高,表面潤濕性能的轉變范圍有限,容易被油污染和不能滿足遠程操作油/水分離單元的要求等這些缺陷嚴重制約了其在工業(yè)上的使用。為了改善大多數(shù)油水分離膜所存在的問題,有效地實現(xiàn)油水分離膜的實際應用。本論文設計、制備了一系列高性能的纖維復合油水分離膜,并詳細評價了其性能。首先,采用同軸靜電紡絲技術并亞胺化獲得了生物基的醋酸纖維素-聚酰亞胺(CA-PI)纖維膜。并用疏水性二氧化硅納米顆粒(SNPs)和氟化苯并VA嗪(BAF-tfa)改性修飾CA-PI纖維膜,制備了高強度的FPBZ/SNPs/CA-PI纖維復合膜;其次,使用‘靈活的’PAA作為芯,通過高壓同軸靜電紡絲技術并亞胺化得到了‘靈活的’生物基的PI/CA纖維。并用‘重’氟化的聚苯并VA嗪(BAF-btfa)和疏水性SNPs改性修飾PI/CA纖維膜,制備了高彈性的PI/CA/F-PBZ/SNPs纖維復合膜。然后,通過癸酸-二氧化鈦(DA-TiO_2)溶膠和SNPs改性修飾PI纖維膜設計出了一種新型的pH值和氨氣雙重響應SNPs/DA-TiO_2/PI纖維復合膜;最后,通過同軸靜電紡絲技術制備了一種光熱響應性的聚氨酯/聚(甲基丙烯酸甲酯-b-N-異丙基丙烯酰胺)(PU/PMMA-b-PNIPAAm)纖維復合膜。論文具體開展的工作如下:1.采用高壓同軸靜電紡絲技術獲得了芯-殼結構的生物基的CA-PAA纖維,隨后亞胺化得到高強度的CA-PI纖維。并用疏水性SNPs和氟化苯并VA嗪(BAF-tfa)改性修飾CA-PI膜,制備了高強度的F-PBZ/SNPs/CA-PI纖維復合膜,研究了其油水分離性能。通過同軸靜電紡絲以及亞胺化技術制備了高強度的CA-PI纖維膜,研究了PI的加入對CA力學性能的影響。然后通過SNPs和BAF-tfa原位聚合改性修飾,得到F-PBZ/SNPs/CA-PI纖維復合膜。結果表明,優(yōu)化得到的F-PBZ-1/SNP-4/CA-PI膜具有分層的微納米結構,拉伸應力高于200 MPa,與水和油的接觸角分別達到163°和0°;此外,此膜在酸堿和高溫條件下都能夠保持穩(wěn)定性,具有高的流量(1136±50 L·m-2·h-1)和分離效率(99%),并可以多次重復使用,在實際油水分離的應用中是極具潛力的。2.使用‘靈活的’PAA作為芯,通過高壓同軸靜電紡絲技術并亞胺化得到了‘靈活的’芯/殼結構的生物基的PI/CA纖維。并用‘重’氟化的聚苯并VA嗪(BAF-btfa)和疏水性SNPs改性修飾PI/CA纖維膜,制備了高彈性的PI/CA/F-PBZ/SNPs纖維復合膜。成功的制備了‘靈活的’芯-殼結構的生物基的PI/CA纖維膜和BAF-btfa,隨后通過表面原位聚合將BAF-btfa和疏水性SNPs引入到PI/CA纖維膜的表面,制備了高彈性的PI/CA/F-PBZ/SNPs纖維復合膜。結果表明,使用聯(lián)苯四甲酸二酐(BPDA)和4,4-二氨基二苯醚(ODA)得到的PI作為芯,得到CA-PI膜的拉伸應力和應變分別達到130MPa和52%。經(jīng)過BAF-btfa/SNPs改性后的PI/CA膜與水和油的接觸角達到163°和0°;該纖維復合膜在實際油水分離的應用中具有較好的應用前景。3.設計出了一種新型的pH值和氨氣雙重響應SNPs/DA-TiO_2/PI纖維復合膜,并詳細評價了改纖維膜材料的pH和氨氣響應性的效果。從PI纖維膜具有優(yōu)良的機械強度、穩(wěn)定性等角度出發(fā),采用溶液浸涂的方法將癸酸(DA)、二氧化鈦(TiO_2)和SNPs預凝膠混合溶液引入到PI纖維膜表面,獲得SNPs/DA-TiO_2/PI纖維復合膜。在pH 6.5時,具有超疏水和水下超親油性。然而,在pH 12時,具有超親水和水下超疏油性,證明其pH響應的潤濕性。同時,具有高的流量(6500±100 L·m-2·h-1)和分離效率(99%),高的耐熱和抗磨損性能。此外,當暴露在氨氣的氛圍時,能夠改變表面潤濕性,表明可以通過遠程控制膜表面的潤濕性分離油水混合物。4.制備了一種光熱響應性的芯-殼結構的聚氨酯(PU)/聚(甲基丙烯酸甲酯-N異丙基丙烯酰胺)(PU/PMMA-b-PNIPAAm)纖維膜�？疾炝嗽撃さ墓鉄犴憫缘男阅��；诟呃鞈兊腜U,溫度響應性的共聚物PMMA-b-PNIPAAm,Ag納米顆粒(AgNPs)和單壁碳納米管(SWCNT)。使用PU作為芯,PMMA-b-PNIPAAm作為殼,其中AgNPs和SWCNT分散于PMMA-b-PNIPAAm電紡溶液中,通過高壓同軸靜電紡絲,獲得了高靈活、自支撐,易彎曲,芯-殼結構PU/PMMA-b-PNIPAAm纖維復合膜。膜具有光熱可調節(jié)的油/水潤濕性,能夠分離水包油型的油水納米乳液,通過調節(jié)照射功率和時間,分離效率達到高于99%;這種光熱響應性的膜為制備遠程操作接入點水處理設備提供巨大的潛力。綜上所述,本研究制備了一系列高性能的纖維復合膜,并且這些纖維復合膜顯示出良好的油水分離性能。事實上,這些研究方法具有一定的通用性,通過改變靜電紡絲聚合物的種類、改性物質的種類等,可以設計出多種功能性的纖維復合膜,在污水處理和油水分離等領域具有較好的應用前景。
[Abstract]:In order to improve the separation efficiency and reduce the energy consumption in the process of oil - water separation , a series of high - performance fiber composite oil - water separation membranes were prepared by high - pressure coaxial electrostatic spinning . A high elasticity PI / CA / F - PBZ / SNPs fiber composite membrane was prepared .
【學位授予單位】：南京林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ051.893

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本文編號：1982627