功能性复合纤维的制备及其在水体净化中的应用研究

发布时间：2018-02-06 02:28

本文关键词： 湿法纺丝静电纺丝功能性纤维半导体材料碳纳米纤维膜　出处：《浙江理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着社会的进步,工业制造产生的含有有机污染物和有毒金属离子的工业废水成为一个世界性的严重的环境问题。由于大部分金属离子和有机物在水体中即使在较低溶度下仍然具有较高毒性而且还不能被生物降解,所以对人类以及环境中的各种生物生命健康构成的一定的威胁。近年来,对水体或空气中的污染物进行降解已经受到了广大科研工作者的关注。为了缓解水污染的问题,目前有很多方法用来处理水体中的污染物,如,使用酶或微生物进行生物处理法、使用絮凝剂絮凝的物理法和使用光催化剂催化处理废水的高级氧化法。但是,由于生物处理所需条件比较苛刻,特别是微生物和酶对环境(如温度、pH值等)的要求比较高,微小的变化就会使酶失活或使微生物丧失生命活性,从而限制了它们的应用范围。目前使用天然高分子材料作为吸附剂处理水体中有毒金属离子已被证明是较有效和低成本的方法之一。半导体光催化技术在环境保护和太阳能转化方面的已受到广泛研究。自从Fujishima和本田发现TiO_2的光催化性能后,TiO_2作为一种半导体光催化剂,由于其化学性质稳定,经济和无毒等特点,已取得了大量的科研成果。但是,TiO_2不能充分利用太阳能,因此,我们亟待寻求一种能高效利用太阳能的可见光催化剂。在此背景下,本文的主要内容如下:1.我们选用壳聚糖这种自然界中含量除纤维素以外最丰富的天然高分子为原料,利用改性氟化石墨烯为增强材料,使用湿法纺丝成功制备出具有高效吸附性能的功能复合纤维,并且这种纤维能保持壳聚糖原有的抗菌性能和生物相容性,因此,该复合纤维有应用在医学上的潜能。2.我们选择碳纳米纤维为载体,以Bi(NO_3)_3为Bi源,十二烷基三甲基溴化铵(CTAB)为Br源,以AgNO_3为Ag源,利用静电纺丝的方式成功制备出含有催化剂BiOBr和AgBr前体的聚丙烯腈纳米纤维膜,然后经过低温碳化,得到BiOBr/CNFs和AgBr/BiOBr/CNFs复合纤维膜。我们将这种复合碳纳米纤维膜应用到有机染料废水的处理中,所制备的复合碳纳米纤维膜显示出在可见光照射下对罗丹明B(RhB)的降解具有高度光催化活性,能有效降解有色染料。我们制备的复合碳纳米纤维膜具有显著的优点,例如制备工艺简单,将催化剂负载在纳米碳纤维膜上,容易回收,且催化剂颗粒不易脱落,解决了传统粉末催化剂难回收的问题。3.我们选择碳纳米纤维膜膜为载体,以Cu(CH_3COO)_2·H_2O为铜源,利用静电纺丝的方式成功制备出含有催化剂Cu_2O前体的聚丙烯腈纳米纤维膜,然后经过低温碳化,得到Cu_2O/CNFs复合膜。我们将这种复合碳纳米纤维膜应用到有机染料模拟废水和低溶度的苯酚溶液的处理中,所制备的复合碳纳米纤维膜在可见光照射下显示出对RhB的降解具有高度光催化活性,能有效降解有色染料,在紫外光照射下对苯酚溶液有一定的降解作用。我们制备的复合碳纳米纤维膜具有显著的优点,例如制备工艺简单,将催化剂负载在纳米碳纤维膜上,容易回收,且催化剂颗粒不易脱落,解决了传统粉末催化剂难回收的问题。
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【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ342.8;O643.36

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