聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜功能改性及应用

摘要

用水资源短缺的问题日益严重，水污染问题严重影响了人类的健康。新水处理技术的日新月异对新型材料的需求也越来越高。其中聚合物纳米纤维膜材料因为其大比表面积和高孔隙的内部连通孔结构而广受关注。基于这些优势，本论文采用高孔隙率和高表面积的静电纺丝纳米纤维膜为基体，制备了分子印迹聚合物纳米纤维膜，详细研究了其对模板分子的吸附和脱附性能。同时还制备了氧化石墨烯(GO)/PAN纳米纤维复合纳滤膜，并对其纳滤分离性能进行了详细研究。
　　1、基于分子印迹技术可实现对目标物质的特异识别性，采用表面层层自组装分子印迹(SMI-LbL)的方法，在PAN纳米纤维表面成功包覆一层分子印迹聚合物功能层。该印迹纳米纤维对模板分子卟啉(Por)具有良好的吸附能力。对于组装不同层数的印迹纤维对Por的吸附平衡时间都在25分钟以内，且最大吸附量可达2.1mg·g-1。该分子印迹PAN纳米纤维膜展现出良好的可重复使用能力，经过6次再生循环后，对模板分子的吸附量仍保持为初始值的83％。同时特异性吸附实验表明，该印迹PAN纳米纤维对模板分子具有特异识别性。
　　2、基于PAN纳米纤维膜的高孔隙率和无死端连通孔结构，并利用GO片层结构具有的良好阻隔性、亲水性和稳定性，采用真空抽滤的方法将GO片层负载在PAN纳米纤维膜上，制备了GO为分离皮层，纳米纤维为支撑层的复合纳滤膜。重点表征了复合膜结构。通过控制GO负载量来控制GO皮层厚度，探讨了不同厚度GO皮层对纯水通量和刚果红截留率的影响。当GO负载量为41.35μg·cm-2，皮层厚度最薄为34 nm，此时该复合膜的纯水通量可达8.2L·m-2h-1bar-1。当皮层厚度大于128 nm，对刚果红截留率可达99.9％。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 纳米纤维简介

1．2 纳米纤维的制备

1．2．1 静电纺丝技术

1．2．2 自组装法

1．2．3 相分离法

1．2．4 模板法

1．3 静电纺丝纳米纤维的应用

1．3．1 能源

1．3．2 精密检测器件

1．3．3 膜分离

1．3．4 重金属吸附

1．3．5 药物释放及组织工程

1．4 本论文的研究意义及主要研究内容

参考文献

第二章 层层白组装分子印迹PAN纳米纤维的制备研究

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料及仪器

2．2．2 PAN纳米纤维膜的制备

2．2．3 分子印迹PAN纳米纤维制备

2．2．4 模板分子的洗脱与再吸附

2．3 结果与讨论

2．3．1 印迹前驱体PAH-Por制备

2．3．2 PAN纳米纤维水解

2．3．3 PAN纳米纤维分子印迹层层组装

2．3．4 印迹纤维对横板分子洗脱附性能表征

2．4 本章小结

参考文献

第三章 GO／PAN纳米纤维复合膜制备研究

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料及器材

3．2．2 PAN纳米纤维膜的制备

3．2．3 鳞片石墨的预氧化

3．2．4 GO的制备

3．2．5 GO-PAN纳米纤维复合膜制备

3．2．6 GO-PAN膜纳滤性能表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 GO表征

3．3．2 PAN纳米纤维形貌表征

3．3．3 GO-PAN复合膜结构表征

3．3．4 GO-PAN复合膜纳滤表征

3．4 本章小结

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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