静电纺丝法制备氧化铝纤维及其在环境领域中的应用研究

发布时间：2017-11-05 19:18

  本文关键词：静电纺丝法制备氧化铝纤维及其在环境领域中的应用研究

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【摘要】：近年来,水体污染、大气污染等环境问题越来越严峻,给人们的健康带来了越来越多的危害。因此,研究简单实用的方法制备用于环境治理的新材料具有重要意义。静电纺丝法具有设备简单、操作方便、环保、成本低、用途广泛等特点,可以用于制备多种材料的纳米纤维及纤维膜。氧化铝具有耐高温、耐腐蚀、导热率低以及稳定性好等一系列优点,是一种重要的功能性材料,在污水处理、高温烟尘过滤等环境领域具有重要的应用价值。本论文在静电纺丝法制备氧化铝纳米纤维及其在环境领域中的应用研究方面取得系列进展：制备了介孔纳米氧化铝纤维、氧化硅-氧化铝核壳结构纤维膜以及柔性氧化铝纤维膜,研究了所制备的纤维材料在污水处理、工业烟尘细粒子过滤领域的相关性能。1.介孔氧化铝纤维的制备及其吸附性能研究以Al(NO3)3·9H2O与AlCl3·6H2O为酸性铝源,异丙醇铝(Al(O-i-Pr)3)与铝粉为碱性铝源,HNO3为催化剂,去离子水为溶剂,80℃下回流搅拌形成透明溶胶。以三嵌段共聚物P123为造孔剂,聚环氧乙烷PEO为助纺剂,加入上述溶胶中,搅拌均匀,得到纺丝溶液。将纺丝溶液进行静电纺丝,得到干凝胶纤维。将干凝胶纤维经450-600℃煅烧后得到无定形态介孔Al2O3纤维,纤维的比表面积为264.1m2 g-1；经700-900℃煅烧后得到γ-Al2O3介孔纤维,纤维的比表面积为242.6 m2 g-1；经1100℃煅烧后,纤维的物相由γ-Al203转变为α-Al2O3,此时氧化铝晶粒长大,介孔结构消失。煅烧后的介孔氧化铝纤维直径均在130-200nm之间。γ-Al2O3介孔纤维对刚果红染料具有优异的吸附性能。经700℃煅烧后的γ-Al2O3介孔纤维对刚果红的最大吸附量为781.25mg g-1。此外,所制备的介孔氧化铝纤维具有优异的耐酸性及良好的循环使用性能,这有利于纤维在吸附剂等相关领域的实际应用。2.柔性自支撑氧化硅/介孔氧化铝核壳结构纤维膜的制备及其对刚果红的吸附性能研究将氧化硅溶胶前驱体作为核材料,将氧化铝溶胶前驱体作为壳层材料,进行同轴静电纺丝,高温煅烧之后得到了柔性自支撑氧化硅/介孔氧化铝核壳结构纤维膜。其中,核壳结构纤维膜中的氧化硅核起到提高膜的机械强度和柔韧性的作用,介孔氧化铝壳层起到增强纤维膜的吸附性能的作用。所制备的核壳结构纤维膜对刚果红染料具有较好的吸附能力,并且在使用过程中能够保持完好的膜形态,这使其在实际应用中易于操作和分离回收。经700℃煅烧后的核壳结构纤维膜对刚果红的48h吸附量为115mg g-1。氧化硅/介孔氧化铝核壳结构纤维膜良好的吸附性能、较高的机械强度、易于回收再生循环使用的特性以及简单方便的制备方法使其在环境治理领域具有广阔的应用前景。3.柔性自支撑γ-Al2O3纤维膜的制备及其对亚微米级颗粒物的过滤性能研究以铝粉与羧酸反应制得氧化铝前驱体,利用助纺剂PEO调节纺丝液的粘度,通过静电纺丝法制备了氧化铝干凝胶纤维膜,高温煅烧之后形成γ-Al203纤维膜。纤维膜由随机排布的氧化铝纳米纤维组成。纤维直径约为230nm,且具有较高的长径比。所制备的γ-Al2O3纤维膜具有自支撑性能、良好的柔韧性、较高的机械强度(2.98MPa)和良好的热稳定性(900℃下结构形态稳定),这有利于纤维膜在高温环境下的应用。并且,所制备的γ-Al2O3纤维膜对300nm DOP(邻苯二甲酸二辛酯)具有优异的过滤性能。经700℃煅烧后的γ-Al203纤维膜,当克重为9.28g m-2时,过滤效率为99.848%,压阻为239.12Pa；当纤维膜的克重大于11.36g m-2时,过滤效率高于99.97%。这表明γ-Al203纤维膜在高温烟尘过滤领域具有广阔的应用前景。同时,本部分工作丰富了静电纺丝法制备自支撑柔性无机纤维膜的种类以及其在分离过滤领域中的应用研究。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ343.5

【共引文献】

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1 孙维瑶;赵振波;;镱改性对铬掺杂的介孔氧化铝催化性能的影响[J];安徽化工;2010年03期

2 温景姣;赵瑞红;郭奋;陈建锋;;无机铝盐制备有序介孔氧化铝及其表征[J];北京化工大学学报(自然科学版);2008年06期

3 吴相森;赵瑞红;郭奋;崔文广;陈建峰;;负载Cu金属有序介孔氧化铝催化剂的制备及表征[J];北京化工大学学报(自然科学版);2009年01期

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5 吴俊升;李晓刚;杜伟;董超芳;;介孔/大孔Al_2O_3-SiO_2复合氧化物的制备与表征[J];催化学报;2006年09期

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7 马占有;李秉正;郭亚兵;;吸附废水中芳香化合物的活性炭的研究进展[J];化学工程与装备;2010年12期

8 徐阁;潘湛昌;徐慎颖;肖楚民;魏志钢;胡光辉;;活性炭负载铁锰复合氧化物催化臭氧处理分散染料[J];环境科学与技术;2010年S2期

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3 陈亦琳;多相光催化氧化过程中H_2-O_2耦合效应及其作用机理研究[D];福州大学;2006年

4 于开录;模板法合成一维纳米管阵列[D];天津大学;2004年

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8 孙昱;氯代硝基苯选择性加氢制备氯代苯胺的研究[D];南京理工大学;2007年

9 许本静;糖类模板下介孔氧化铝的合成、表征及其催化应用研究[D];中国石油大学;2007年

10 胡胜;高分散度Pt基疏水催化剂制备及氢水液相催化交换性能研究[D];中国工程物理研究院;2007年

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1 孙维瑶;稀土对过渡金属掺杂的介孔氧化铝的催化性能的促进作用[D];长春工业大学;2010年

2 牛鹏星;纳米碳纤维/蜂窝状堇青石催化剂载体的制备及结构控制[D];华东理工大学;2011年

3 唐凤金;活性炭负载掺杂钯催化剂的制备及其加氢性能研究[D];华东理工大学;2011年

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本文编号：1145506