聚多巴胺改性静电纺聚丙烯腈纤维膜及其油水分离性能

发布时间：2017-12-30 06:32

本文关键词：聚多巴胺改性静电纺聚丙烯腈纤维膜及其油水分离性能　出处：《东华大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：在人类几千年的文明历史中,水资源一直是全球范围内共享的丰富资源。而当下,这种情况被打破。水资源的匮乏正逐渐成为食品安全、人体健康与自然生态系统的最大威胁。纳米纤维材料因其高比表面积和其他优异性能在水处理领域受到广泛关注,静电纺丝是一种很好的制备纳米纤维的技术。然而静电纺膜通常在通量与截留效果方面难以两全,因此本文针对经常用于水处理的聚丙烯腈(PAN)材料,使用仿生绿色材料多巴胺进行改性处理,测试改性纳米纤维膜的油水分离效能,并进一步使其多功能化,旨在优化静电纺纳米纤维在水处理领域中的应用。首先,本文制备聚多巴胺纳米颗粒,进一步制备聚多巴胺／聚丙烯腈共混复合纤维膜。结果表明,聚多巴胺颗粒添加虽然对纯水通量有一定的积极作用,但是乳化油截留率并没有得到改善,膜体的力学性能也有所损失。然后,制备聚多巴胺表面改性聚丙烯腈静电纺纳米纤维膜,考察多巴胺质量浓度与处理时间对改性纳米纤维膜油水分离性能的影响。结果表明,经表面改性后的纤维膜油水分离性能得到了显著改善。随着涂层液中多巴胺质量分数的增加,纳米纤维直径增加,纤维膜断裂强度增大,纤维膜断裂伸长率基本稳定,保持在40%以上；纯水通量先增加后减小,在多巴胺质量分数1 mg/mL时静电纺膜纯水通量最高达到14656 L/(m~2·h),较未改性膜增加63%;纤维膜的孔径变小,PAN静电纺膜在1.5 mg/mL多巴胺涂层液处理后获得了最小孔径,相对乳化油截留率也得到最佳值96.1%,抗污染性能得到改善。随着处理时间的延长,纳米纤维的直径先增大后基本不变,断裂强度先迅速提高然后趋于稳定,在处理时间达到8h时,膜体断裂强度相对于PAN纯膜提高77%,纤维膜断裂伸长率基本稳定,保持在40%左右；纯水通量先增大后减小,在20 h时达到最大值,较未改性膜提高52%；乳化油截留率持续提高；处理时间达到16h后,膜体的乳化油通量稳定值基本不变。综上,在多巴胺质量分数为1.5 mg/mL,处理时间为20 h,纤维膜的油水分离性能达到最佳。最后,基于聚多巴胺的粘附特性,在表面改性膜的表面进行TiO_2修饰,制备多功能纳米纤维膜,并与TiO_2负载纯PAN膜进行对比。结果表明,二氧化钛添加可以改善纤维膜的抗污染性能,在聚多巴胺包覆层存在的条件下,复合膜(TiO_2质量浓度为0.1 w/v%)可以保持优良的油水分离性能和与膜体的结合效果。光催化MB测试结果表明,在光催化过程中,TiO2/PDA/PAN膜体有更多具有活性的TiO_2参与,表现为降解能力好。
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【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ340.64

【参考文献】