基于殼聚糖的納米纖維膜的制備及其環(huán)境應用研究
發(fā)布時間：2021-08-14 15:27
近年來,隨著全球工業(yè)化進程的加快,工業(yè)廢氣和廢水的隨意排放使大氣中懸浮的顆粒污染物增加,水體中有機染料污染物含量的上升,造成了生態(tài)系統(tǒng)的破壞,進而威脅人類的身體健康。因此研究新型高效的空氣過濾材料和水體污染物處理材料具有重要意義。將殼聚糖納米纖維化,比表面積增大,纖維網(wǎng)絡之間曲折的孔道結構適用于過濾、吸附等過程。本研究以此為出發(fā)點,制備了殼聚糖納米纖維材料,將其應用于空氣過濾和染料吸附過程。具體研究內(nèi)容如下:1.以本實驗制備的海因衍生物P（ADMH-NVF）、聚乙烯醇（PVA）和殼聚糖（CS）為原料,采用連續(xù)靜電紡絲的方法制備三明治結構納米纖維膜。通過對纖維膜的拉伸性能、抗菌性和空氣過濾性能進行測試表征,纖維膜的拉伸強度可達為6.1 MPa,對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌有良好的抑菌性�？諝膺^濾測試結果表明,纖維膜對NaCl和DEHS氣溶膠的過濾效率均能達到99%以上,基重為2.1 g/m2的纖維膜對NaCl氣溶膠的壓降為183 Pa,對DEHS氣溶膠的壓降為238 Pa。2.利用模板去除法和二步接枝法將三乙烯四胺接枝到殼聚糖上,制備了功能化的殼聚糖納米纖維膜,通過FTIR、TGA、XRD...
【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：94 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－１過濾機理示意圖［２（）］??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ??（１）攔截機制：過濾材料中的纖維排列是不規(guī)則的，纖維之間錯綜分布，??形成納米或微米的結構
?第一章緒論???．餹ｙ?，？Ｌ＾Ｌ?＿?Ｃｉｔｒｈｒｍｉ／？！＞〇〇??戀?＾０＂＂＾?＇＂＂＂＂＂Ｉ?ｓ??＇參?ｆ?＾?Ｃａｒｈ＜？ｉｎ／ａｔ＊＜＞ｎ??｜?Ｓｅ，?Ｉ?＾一一＇?Ｉｐｃｎｉ－ｖｎｉ??Ｊ?＿??‘麥?ＰＡＮ?Ｒ?Ｃ＾ｉｉｈｏｍ／ａｔｋｗ）??畫?ｆ?％?Ｉ?Ｉ－ＣＮＪＶＡｕ??ＯＴ‘Ａａ?＿?＿??圖１－５碳納米纖維、鎳碳納米纖維和金碳納米纖維的制備工藝［８３］??Ｆｉｇ．?１－５?Ｔｈｅ?ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ＰＣＮＦｓ，?ＰＣＮＦｓ－Ｎｉ?ａｎｄ?ＰＣＮＦｓ－Ａｕ．??１．６本課題的研究意義和主要內(nèi)容??１．６．］本課題的研究意義??隨著人類社會的快速發(fā)展，生活質量水平的提高，廢水廢氣的隨意排放，造??成嚴重的環(huán)境污染，影響人體的身體健康和生態(tài)平衡。空氣中存在大量的微米級??的細小顆粒物，同時這些微小顆�？赡軘y帶大量細菌和病毒，導致嚴重的傳染性??和過敏性疾玻研宄既能過濾細小顆粒污染物又能阻擋顆粒物攜帶的細菌的材料??成為研宄人員關注的焦點。未經(jīng)處理染料的染料廢水的排放是造成水體污染的重??要原因之一，所以廢水中的染料污染物的處理成為研宄的熱點。??靜電紡絲作為一種制備納米材料的新興技術，具有比表面積大、形貌可控、??方法簡單、孔隙率高和成本較低等一系列優(yōu)點，在制備空氣過濾材料和水處理材??料方面有巨大的潛力。殼聚糖作為一種可生物降解的天然陽離子多糖，具有良好??的成膜特性、生物相容性和抗菌活性［８５］，且殼聚糖表面富含氨基和羥基，利于表??面接枝改性，在生物材料中得到了廣泛的應用。一般選取合適的基體，采用混合??紡絲的方法制備殼聚糖納米纖維
內(nèi)，分子鏈之間有足夠的纏結，得到形貌良好的納??米纖維。如圖２－４所示，Ｐ?（ＡＤＭＨ－ＮＶＦ）溶液濃度從１０?ｗｔ％增加到３０?ｗｔ％，??粘度從０．０７?Ｐａ－ｓ緩慢增加到１．３］?Ｐａ？隨著溶液濃度繼續(xù)增加到５０?ｗｔ％，粘度??快速增加至８．５６?Ｐａ＿ｓ。與相關研宄一致，隨著溶液濃度的增加，聚合物鏈間的相??互作用和纏結增加，溶液黏度增加Ｉ％。???ｒ｜?／Ｉ??〇－??????１０?２０?３０?４０?５０??Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ?（Ｍｉ％）??圖２４不同質量濃度Ｐ?（ＡＤＭＨ－ＮＶＦ）溶液粘度??Ｆｉｇ．２－４?Ｔｈｅ?ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?Ｐ?（ＡＤＭＨ－ＮＶＦ）?ｓｏｌｕｔｉｏｎ??２．３．４溶液電導率??靜電紡絲溶液攜帶足夠的電荷產(chǎn)生高的斥力，才能克服溶液的表面張力，形??成連續(xù)的無珠狀的纖維。當溶液電導率較低時，受到的拉伸作用低，容易形成大??量的珠狀液滴，影響纖維形貌。如圖２－５所示，溶液濃度從１０?ｗｔ％增加到３０?ｗｔ％，??電導率從７．１１ｍＳ／ｃｍ迅速增加到１１．１６ｍＳ／ｃｍ，隨著溶液濃度持續(xù)增加，電導率??增加速度緩慢［９１］。????＇２?＾一．??�。�?／??７．?７??１０?２０?３０?４０?５０??Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ?（ｗｔ％）??圖２－５不同質量濃度Ｐ?（ＡＤＭＨ－ＮＶＦ）溶液的電導率??Ｆｉｇ．?２－５?Ｔｈｅ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?Ｐ?（ＡＤＭＨ－ＮＶＦ）?ｓｏｌｕｔｉｏｎ．??２４??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]通過溶劑蒸汽處理制備多級靜電紡絲納米纖維作為空氣過濾膜實現(xiàn)PM2.5高效捕獲（英文）[J]. 黃欣欣,焦體峰,劉青青,張樂欣,周靖欣,李冰冰,彭秋明. Science China Materials. 2019(03)
[2]電鍍廢水處理方法的研究進展[J]. 聶鑫蕊. 電鍍與環(huán)保. 2016(04)
[3]Synthesis of linear low-density polyethylene-g-poly（acrylic acid）-co-starch/organo-montmorillonite hydrogel composite as an adsorbent for removal of Pb（Ⅱ） from aqueous solutions[J]. Maryam Irani,Hanafi Ismail,Zulkifli Ahmad,Maohong Fan. Journal of Environmental Sciences. 2015(01)
[4]生物吸附劑殼聚糖對剛果紅的吸附[J]. 賈海紅,周洪英,王學松. 食品與生物技術學報. 2013(06)
[5]有害赤潮的形成機制、危害效應與防治對策[J]. 周名江,于仁成. 自然雜志. 2007(02)
本文編號：3342717
【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：94 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－１過濾機理示意圖［２（）］??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ??（１）攔截機制：過濾材料中的纖維排列是不規(guī)則的，纖維之間錯綜分布，??形成納米或微米的結構
?第一章緒論???．餹ｙ?，？Ｌ＾Ｌ?＿?Ｃｉｔｒｈｒｍｉ／？！＞〇〇??戀?＾０＂＂＾?＇＂＂＂＂＂Ｉ?ｓ??＇參?ｆ?＾?Ｃａｒｈ＜？ｉｎ／ａｔ＊＜＞ｎ??｜?Ｓｅ，?Ｉ?＾一一＇?Ｉｐｃｎｉ－ｖｎｉ??Ｊ?＿??‘麥?ＰＡＮ?Ｒ?Ｃ＾ｉｉｈｏｍ／ａｔｋｗ）??畫?ｆ?％?Ｉ?Ｉ－ＣＮＪＶＡｕ??ＯＴ‘Ａａ?＿?＿??圖１－５碳納米纖維、鎳碳納米纖維和金碳納米纖維的制備工藝［８３］??Ｆｉｇ．?１－５?Ｔｈｅ?ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ＰＣＮＦｓ，?ＰＣＮＦｓ－Ｎｉ?ａｎｄ?ＰＣＮＦｓ－Ａｕ．??１．６本課題的研究意義和主要內(nèi)容??１．６．］本課題的研究意義??隨著人類社會的快速發(fā)展，生活質量水平的提高，廢水廢氣的隨意排放，造??成嚴重的環(huán)境污染，影響人體的身體健康和生態(tài)平衡。空氣中存在大量的微米級??的細小顆粒物，同時這些微小顆�？赡軘y帶大量細菌和病毒，導致嚴重的傳染性??和過敏性疾玻研宄既能過濾細小顆粒污染物又能阻擋顆粒物攜帶的細菌的材料??成為研宄人員關注的焦點。未經(jīng)處理染料的染料廢水的排放是造成水體污染的重??要原因之一，所以廢水中的染料污染物的處理成為研宄的熱點。??靜電紡絲作為一種制備納米材料的新興技術，具有比表面積大、形貌可控、??方法簡單、孔隙率高和成本較低等一系列優(yōu)點，在制備空氣過濾材料和水處理材??料方面有巨大的潛力。殼聚糖作為一種可生物降解的天然陽離子多糖，具有良好??的成膜特性、生物相容性和抗菌活性［８５］，且殼聚糖表面富含氨基和羥基，利于表??面接枝改性，在生物材料中得到了廣泛的應用。一般選取合適的基體，采用混合??紡絲的方法制備殼聚糖納米纖維
內(nèi)，分子鏈之間有足夠的纏結，得到形貌良好的納??米纖維。如圖２－４所示，Ｐ?（ＡＤＭＨ－ＮＶＦ）溶液濃度從１０?ｗｔ％增加到３０?ｗｔ％，??粘度從０．０７?Ｐａ－ｓ緩慢增加到１．３］?Ｐａ？隨著溶液濃度繼續(xù)增加到５０?ｗｔ％，粘度??快速增加至８．５６?Ｐａ＿ｓ。與相關研宄一致，隨著溶液濃度的增加，聚合物鏈間的相??互作用和纏結增加，溶液黏度增加Ｉ％。???ｒ｜?／Ｉ??〇－??????１０?２０?３０?４０?５０??Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ?（Ｍｉ％）??圖２４不同質量濃度Ｐ?（ＡＤＭＨ－ＮＶＦ）溶液粘度??Ｆｉｇ．２－４?Ｔｈｅ?ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?Ｐ?（ＡＤＭＨ－ＮＶＦ）?ｓｏｌｕｔｉｏｎ??２．３．４溶液電導率??靜電紡絲溶液攜帶足夠的電荷產(chǎn)生高的斥力，才能克服溶液的表面張力，形??成連續(xù)的無珠狀的纖維。當溶液電導率較低時，受到的拉伸作用低，容易形成大??量的珠狀液滴，影響纖維形貌。如圖２－５所示，溶液濃度從１０?ｗｔ％增加到３０?ｗｔ％，??電導率從７．１１ｍＳ／ｃｍ迅速增加到１１．１６ｍＳ／ｃｍ，隨著溶液濃度持續(xù)增加，電導率??增加速度緩慢［９１］。????＇２?＾一．??�。�?／??７．?７??１０?２０?３０?４０?５０??Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ?（ｗｔ％）??圖２－５不同質量濃度Ｐ?（ＡＤＭＨ－ＮＶＦ）溶液的電導率??Ｆｉｇ．?２－５?Ｔｈｅ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?Ｐ?（ＡＤＭＨ－ＮＶＦ）?ｓｏｌｕｔｉｏｎ．??２４??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]通過溶劑蒸汽處理制備多級靜電紡絲納米纖維作為空氣過濾膜實現(xiàn)PM2.5高效捕獲（英文）[J]. 黃欣欣,焦體峰,劉青青,張樂欣,周靖欣,李冰冰,彭秋明. Science China Materials. 2019(03)
[2]電鍍廢水處理方法的研究進展[J]. 聶鑫蕊. 電鍍與環(huán)保. 2016(04)
[3]Synthesis of linear low-density polyethylene-g-poly（acrylic acid）-co-starch/organo-montmorillonite hydrogel composite as an adsorbent for removal of Pb（Ⅱ） from aqueous solutions[J]. Maryam Irani,Hanafi Ismail,Zulkifli Ahmad,Maohong Fan. Journal of Environmental Sciences. 2015(01)
[4]生物吸附劑殼聚糖對剛果紅的吸附[J]. 賈海紅,周洪英,王學松. 食品與生物技術學報. 2013(06)
[5]有害赤潮的形成機制、危害效應與防治對策[J]. 周名江,于仁成. 自然雜志. 2007(02)
本文編號：3342717
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