静电纺丝纳米纤维膜及膜的接枝改性与吸附应用

摘要

近年来，重金属污染事件时有发生，严重危害人类健康和破坏生态环境。因此如何有效去除水体中重金属和江面上泄油成为当今研究热点和难点。传统去除重金属方法有电化学法、化学沉定法、吸附法和膜分离法，而吸附法是公认的一种既简单有效且环保经济的方法。静电纺丝纳米纤维由于具有比表面积大、孔隙率高等特有优点被研究者广泛运用到重金属污染吸附研究中，并取得较好的效果。
　　本文研究的主要内容及结论如下：
　　1.利用静电纺丝技术纺织醋酸纤维(CA)纳米纤维膜，考察CA质量分数、丙酮与N，N-二甲基丙烯胺(DMAC)质量比、电压、接收距离对纤维形貌与直径的影响。通过扫描电镜对CA膜进行表征，得出最佳纺丝条件为:CA质量分数为17％、丙酮-DMAC质量比为2∶1、电压为10kV和接收距离为15cm。
　　2.采用化学接枝改性法对CA膜表面进行接枝丙烯酸改性，考察了接枝改性的最佳条件，测试与分析接枝改性膜对Hg2+、Cu2+的吸附效果、吸附模型和吸附动力学。实验结果表明:纤维膜对这两种重金属有一定的吸收能力，并且对Hg2+吸附能力比Cu2+要强;纤维膜吸附Hg2+、Cu2+模型都属于Freundlich;纤维膜对Cu2+的吸附符合准一级动力学，对Hg2+的吸附符合准二级动力学。
　　3.利用静电纺丝技术纺织醋酸纤维素与松香纳米混纺纤维膜，探究松香与醋酸纤维质量比对纤维形貌的影响，并利用扫描电镜、红外光谱等手段进行表征，结果表明当松香/CA质量比为5∶5时，纤维膜粗细均匀，表面光滑，直径分布在500nm左右，具有良好的三维形貌。
　　4.研究了纤维素与松香混纺膜对重金属Hg2+、Cu2+和Pb2+吸附的效果、吸附模型和吸附动力学。实验结果表明:混纺纤维膜对重金属Cd2+、Cu2+和Pb2+有一定的吸附能力，吸附能力分别为Pb2+＞Cu2+＞Cd2+，三者吸附量随着金属浓度增大而增大，分别达到了19.75mg/g、10.58mg/g和5.03mg/g。当浓度达到一定值时，吸附量不再增加，此时达到了最大吸附饱和量，分析结果显示Cd2+、Cu2+和Pb2+的模型都属于Freundlich;对Cd2+、Cu2+和Pb2+的吸附动力学进行拟合，拟合结果为Cu2+和Pb2+符合准一级动力学，Pb2+符合准二级动力学。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 重金属污染

1．1．1 重金属危害

1．1．2 重金属治理方法

1．2 静电纺丝

1．2．1 静电纺丝的介绍及研究现状

1．2．2 静电纺丝的原理及装备

1．2．3 影响静电纺丝的主要因素

1．2．4 静电纺丝材料的应用

1．3 原料简介

1．3．1 醋酸纤维素

1．3．2 松香

1．4 立题依据与研究内容

1．4．1 立题依据

1．4．2 研究内容

第二章 醋酸纤维素纳米纤维膜的制备、改性及表征

2．1 实验药品及仪器

2．1．1 实验药品

2．1．2 实验仪器

2．2 实验方法

2．2．1 溶液的制备

2．2．2 纳米纤维膜制备

2．2．3 纳米纤维膜改性

2．3 表征

2．3．1 扫描电子显微镜(SEM)分析

2．3．2 红外光谱(FT-IR)

2．3．3 X-射线衍射仪(XRD)

2．3．4 水接触角测试

2．4 结果与讨论

2．4．1 CA纤维膜的扫描电镜分析

2．4．2 傅里叶红外光谱

2．4．3 X-射线衍射仪(XRD)

2．4．4 水接触角测试

2．5 本章小结

第三章 CA-g-AA纤维膜吸附性能研究

3．1 实验药品及仪器

3．1．1 实验药品

3．1．2 实验仪器

3．2 试验方法

3．2．1 重金属离子溶液配置

3．2．2 重金属离子标准曲线绘制

3．2．3 吸附试验

3．3 试验结果与讨论

3．3．1 重金属离子标准曲线

3．3．2 初始溶度对吸附影响

3．3．3 pH对吸附影响

3．3．4 时间对吸附的影响

3．3．5 吸附等温线

3．3．6 吸附动力学研究

3．4 本章小结

第四章 松香与CA混纺纳米纤维膜的制备及其吸附试验

4．1 实验药品及仪器

4．1．1 实验药品

4．1．2 实验仪器

4．2 实验方法

4．2．1 溶液的制备

4．2．2 纳米纤维膜制备

4．2．3 重金属离子溶液配置

4．2．4 重金属离子标准曲线绘制

4．2．5 吸附试验

4．3 表征

4．3．1 扫描电子显微镜(SEM)分析

4．3．2 傅里叶红外光谱(FT-IR)分析

4．3．3 X-射线衍射仪(XRD)

4．4 结果与讨论

4．4．1 CA纤维膜的扫描电镜分析

4．4．2 傅里叶红外光谱

4．4．3 X-射线衍射仪(XRD)

4．4．4 吸附试验

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

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