静电纺丝制备海藻酸钠基复合纳米纤维及其性能研究

发布时间：2017-09-21 18:49

  本文关键词：静电纺丝制备海藻酸钠基复合纳米纤维及其性能研究

  更多相关文章： 静电纺丝 海藻酸钠 二氧化钛 羧基化碳纳米管 重金属离子 吸附

【摘要】：海藻酸钠(SA)是一种天然带负电荷的线性聚电解质,其分子链上含有大量的羟基和羧基。SA中的金属钠离子能与其它重金属离子发生离子交换,从而能够与金属离子发生络合作用,因此具有吸附重金属离子的能力,可作为吸附重金属离子的吸附材料。本文研究了SA/PEO/PVA复合纳米纤维膜的静电纺丝工艺,并与TiO2和CNTs-COOH无机纳米粒子复合,制得SA/PEO/PVA/TiO:和SA/PEO/PVA/CNTs-COOH复合纳米纤维膜,将研究其对废水中的重金属离子的吸附特性。论文的研究工作主要包括以下三个部分：(1)采用静电纺丝技术制备SA/PEO/PVA复合纳米纤维膜,利用CaCl2溶液进行交联改性,提高其抗水性。通过扫描电镜、红外光谱等测试手段对比分析了交联前后纳米纤维膜形貌及性能的变化。实验发现,制备SA/PEO/PVA复合纳米纤维膜的最佳工艺条件为：SA的含量为2.0wt%,挤出速率为1.5mL/h,纺丝电压为16kV,接收距离为20cm,在此条件下制得的SA/PEO/PVA复合纳米纤维直径为329.68nm。(2)采用超声处理使纳米TiO2和CNTs-COOH颗粒均匀分散于SA/PEO/PVA溶液中,制得不同比例的纺丝溶液,在上述最佳工艺参数条件下进行静电纺丝,制得SA/PEO/PVA/TiO:和SA/PEO/PVA/CNTs-COOH复合纳米纤维膜,其直径均低于SA/PEO/PVA纳米纤维膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)等方法对静电纺纳米纤维膜的结构和性能进行了表征。(3)将SA/PEO/PVA 、SA/PEO/PVA/TiO2和SA/PEO/PVA/CNTs-COOH复合纳米纤维膜用于Cu2+、Pb2+和Cr6+的吸附研究,分析了溶液中离子的初始浓度,溶液pH值、接触时间和溶液温度等吸附条件对吸附容量的影响；通过等温吸附模型和动力学方程对Cu2+、Pb2+和Cr6+的吸附行为进行分析,发现Freundlich吸附模型能够更好的评价复合纳米纤维膜的吸附性能,而膜的吸附性能则符合准二级动力学。同时发现SA/PEO/PVA 、SA/PEO/PVA/TiO2和SA/PEO/PVA/ CNTs-COOH复合纳米纤维膜具备很好的再生性能。
【关键词】：静电纺丝 海藻酸钠 二氧化钛 羧基化碳纳米管 重金属离子 吸附
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ340.64
【目录】：

• 学位论文的主要创新点3-4
• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 静电纺丝9-13
• 1.1.1 静电纺丝的设备及原理9
• 1.1.2 静电纺丝纳米纤维的应用9-13
• 1.2 二氧化钛与碳纳米管13-16
• 1.2.1 简介13-14
• 1.2.2 二氧化钛、碳纳米管在吸附材料中的应用14-15
• 1.2.3 二氧化钛、碳纳米管静电纺丝现状15-16
• 1.3 海藻酸钠16-19
• 1.3.1 简介16-17
• 1.3.2 海藻酸盐在吸附材料中的应用17-18
• 1.3.3 海藻酸钠静电纺丝现状18-19
• 1.4 本课题的研究目的、内容及意义19-21
• 1.4.1 课题研究的内容19-20
• 1.4.2 课题研究的意义20-21
• 第二章 静电纺丝制备SA/PEO/PVA纳米纤维及其性能表征21-37
• 2.1 引言21
• 2.2 实验部分21-24
• 2.2.1 实验原料与设备21-22
• 2.2.2 静电纺丝制备SA/PEO/PVA复合纳米纤维22-24
• 2.2.3 性能测试与表征24
• 2.3 结果与讨论24-34
• 2.3.1 工艺参数对纤维直径及分布的影响24-29
• 2.3.2 SA/PEO/PVA复合纳米纤维膜的交联改性29-31
• 2.3.3 亲水性分析31-32
• 2.3.4 红外波谱(FTIR)分析32-33
• 2.3.5 热重(TG)分析33-34
• 2.3.6 X射线衍射(XRD)分析34
• 2.4 本章小结34-37
• 第三章 SA/PEO/PVA/TiO_2复合纳米纤维的制备及其性能表征37-49
• 3.1 引言37
• 3.2 实验部分37-40
• 3.2.1 实验原料与设备37-38
• 3.2.2 静电纺丝制备SA/PEO/PVA/TiO_2复合纳米纤维38
• 3.2.3 性能测试与表征38-40
• 3.3 结果与讨论40-47
• 3.3.1 SA/PEO/PVA/TiO_2复合纳米纤维膜的形貌分析40-41
• 3.3.2 复合纳米纤维膜性能表征41-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第四章 SA/PEO/PVA/CNTs-COOH复合纳米纤维的制备及其性能表征49-61
• 4.1 引言49
• 4.2 实验部分49-51
• 4.2.1 实验原料与设备49-50
• 4.2.2 静电纺丝制备SA/PEO/PVA/CNTs-COOH纳米纤维50-51
• 4.2.3 性能测试与表征51
• 4.3 结果与讨论51-60
• 4.3.1 SA/PEO/PVA/CNTs-COOH复合纳米纤维的形貌分析51-54
• 4.3.2 复合纳米纤维膜性能表征54-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 海藻酸钠基复合纳米纤维重金属离子吸附性能的研究61-89
• 5.1 引言61
• 5.2 实验部分61-64
• 5.2.1 实验原料与设备61-62
• 5.2.2 重金属离子溶液的制备62
• 5.2.3 标准曲线的绘制62
• 5.2.4 重金属离子吸附实验62-64
• 5.2.5 解吸性能研究64
• 5.3 结果与讨论64-87
• 5.3.1 溶液吸光度-重金属离子浓度标准曲线的绘制64-66
• 5.3.2 吸附实验影响因素分析66-72
• 5.3.3 吸附动力学研究72-77
• 5.3.4 吸附热力学研究77-84
• 5.3.5 纤维膜的解吸附性能84-85
• 5.3.6 吸附性能比较85-87
• 5.4 本章小结87-89
• 第六章 结论与展望89-91
• 6.1 结论89-90
• 6.2 展望90-91
• 参考文献91-97
• 研究成果及发表的学术论文97-99
• 致谢99

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本文编号：896294