纳米纤维超滤膜的制备及其应用研究

发布时间：2018-04-17 14:27

本文选题：静电纺丝 + 超滤膜　；参考：《吉林农业大学》2015年硕士论文

【摘要】：静电纺丝法是一种新型制备纳米纤维的高效方法,具有设备简单、工艺易控、成本低廉等优势条件。所制备纳米纤维尺度可达到纳米级,由纳米纤维制得无纺布具有孔隙率高、均一性好、比表面积大等优点,从而赋予了静电纺丝特别广泛的应用前景。本文将具有高吸水性、高分离性的聚乙烯醇和具有高透水性的聚醚砜进行复合,制备成PVA/PES复合超滤膜,静电纺PVA纳米纤维,并在其表面负载膨润土。通过对不同浓度的聚乙烯醇进行扫描电镜和拉伸性能测试分析,当PVA浓度在16%时负载膨润土纤维分布均匀度最好,且拉伸性能与其他浓度相比最优;静电纺PES纳米纤维,以N-N二甲基甲酰胺为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮为成孔剂,膨润土增强力学性能。通过正交试验分析最佳混合比,可知PES、PVP和膨润土浓度分别为22%、8%和1%时纺丝效果最好,经过浸泡处理将成孔剂PVP去除;以尼龙66为支撑层,在15Kv和20cm的纺丝条件下按照上述条件进行实验,再把16%负载膨润土的PVA纺丝液纺制至PES表面。交联之后,浸泡处理掉溶剂,烘干,制得PVA/PES复合超滤膜。通过扫描电镜等测试对膜表面的结构观察分析,以及交联复合之后的复合膜超滤性能,确定可以制得致密复合膜,且复合效果很明显。从SEM照片可知:PVA纳米纤维超滤膜表面已成功负载膨润土,且在16%浓度时分布最为均匀。而在复合之后的纳米纤维超滤膜上,交联之后PVA皮层和PES基层之间形成了致密的复合层,且纤维分布均匀,错综交叉成多孔结构;红外光谱分析表明:在3300cm-1处出现了伸缩振动的醚酮基峰,说明在复合过程中在皮层和基层之间形成了新的连接结构,达到复合的效果;热重分析表明:处理之前的复合超滤膜初始分解温度为200oC,失重率为24%,处理之后初始分解温度达到了310oC,失重率为27%,增强了复合超滤膜的热稳定性;拉力测试表明:断裂负载力趋向于先增大后减小,处理之前的断裂长度为40mm,断裂伸长率为159.23%,处理之后断裂长度为52mm,断裂伸长率为255.43%,增强了复合超滤膜的力学性能,避免了超滤过程中机械因素的影响。为了测试复合超滤膜的超滤性能,选用牛血清蛋白(BSA)为标准物质,处理之前的水通量为20.69??12??hmL,孔隙率为18%,过滤效率较低,且膜容易因为小分子物质的聚集导致阻塞膜孔,从而使得超滤膜污染,处理之后复合超滤膜的水通量为94.67??12??hmL,孔隙率为43%,过滤效率要高于处理之前,并且,处理之后的复合超滤膜中间形成了稳定的连接结构,故在过滤过程中的小分子物质会留在PVA纳米纤维超滤膜的表层,不会进入到PES膜层结构,从而避免了物质阻塞引起的膜污染现象;选用牛血清蛋白为标准物质时,超滤膜的截留率必须达到90%以上,通过测试得到处理前的复合超滤膜的截留率是85%,平均孔径为34nm,没有达到截留标准的要求。而处理之后的截留率则达到了97%,处理之后的平均孔径为55nm,满足了标准要求,达到了实验要求的复合超滤膜标准。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：吉林农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ051.893

【参考文献】