本文選題：靜電紡絲 + 纖維��； 參考：《南京林業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：油水分離已經(jīng)成為全球面臨的一個(gè)問題。膜分離技術(shù)是一種最有效的分離油水混合物的方法。靜電紡絲纖維膜具有獨(dú)特的適用于油水分離的特性,比如高的比表面積、大的孔隙率、內(nèi)部高度交聯(lián)的孔隙結(jié)構(gòu)和表面功能化靈活的特點(diǎn),使其在油水分離過程中具有高的滲透性,這不僅提高了分離效率,也減少了分離過程中的能源消耗。然而,大多數(shù)的制備的電紡膜在實(shí)際使用中仍舊存在很多問題,如力學(xué)性能差,分離性能差、不能自支撐、制備過程復(fù)雜且成本高,表面潤濕性能的轉(zhuǎn)變范圍有限,容易被油污染和不能滿足遠(yuǎn)程操作油/水分離單元的要求等這些缺陷嚴(yán)重制約了其在工業(yè)上的使用。為了改善大多數(shù)油水分離膜所存在的問題,有效地實(shí)現(xiàn)油水分離膜的實(shí)際應(yīng)用。本論文設(shè)計(jì)、制備了一系列高性能的纖維復(fù)合油水分離膜,并詳細(xì)評(píng)價(jià)了其性能。首先,采用同軸靜電紡絲技術(shù)并亞胺化獲得了生物基的醋酸纖維素-聚酰亞胺(CA-PI)纖維膜。并用疏水性二氧化硅納米顆粒(SNPs)和氟化苯并VA嗪(BAF-tfa)改性修飾CA-PI纖維膜,制備了高強(qiáng)度的FPBZ/SNPs/CA-PI纖維復(fù)合膜;其次,使用‘靈活的’PAA作為芯,通過高壓同軸靜電紡絲技術(shù)并亞胺化得到了‘靈活的’生物基的PI/CA纖維。并用‘重’氟化的聚苯并VA嗪(BAF-btfa)和疏水性SNPs改性修飾PI/CA纖維膜,制備了高彈性的PI/CA/F-PBZ/SNPs纖維復(fù)合膜。然后,通過癸酸-二氧化鈦(DA-TiO_2)溶膠和SNPs改性修飾PI纖維膜設(shè)計(jì)出了一種新型的pH值和氨氣雙重響應(yīng)SNPs/DA-TiO_2/PI纖維復(fù)合膜;最后,通過同軸靜電紡絲技術(shù)制備了一種光熱響應(yīng)性的聚氨酯/聚(甲基丙烯酸甲酯-b-N-異丙基丙烯酰胺)(PU/PMMA-b-PNIPAAm)纖維復(fù)合膜。論文具體開展的工作如下:1.采用高壓同軸靜電紡絲技術(shù)獲得了芯-殼結(jié)構(gòu)的生物基的CA-PAA纖維,隨后亞胺化得到高強(qiáng)度的CA-PI纖維。并用疏水性SNPs和氟化苯并VA嗪(BAF-tfa)改性修飾CA-PI膜,制備了高強(qiáng)度的F-PBZ/SNPs/CA-PI纖維復(fù)合膜,研究了其油水分離性能。通過同軸靜電紡絲以及亞胺化技術(shù)制備了高強(qiáng)度的CA-PI纖維膜,研究了PI的加入對(duì)CA力學(xué)性能的影響。然后通過SNPs和BAF-tfa原位聚合改性修飾,得到F-PBZ/SNPs/CA-PI纖維復(fù)合膜。結(jié)果表明,優(yōu)化得到的F-PBZ-1/SNP-4/CA-PI膜具有分層的微納米結(jié)構(gòu),拉伸應(yīng)力高于200 MPa,與水和油的接觸角分別達(dá)到163°和0°;此外,此膜在酸堿和高溫條件下都能夠保持穩(wěn)定性,具有高的流量(1136±50 L·m-2·h-1)和分離效率(99%),并可以多次重復(fù)使用,在實(shí)際油水分離的應(yīng)用中是極具潛力的。2.使用‘靈活的’PAA作為芯,通過高壓同軸靜電紡絲技術(shù)并亞胺化得到了‘靈活的’芯/殼結(jié)構(gòu)的生物基的PI/CA纖維。并用‘重’氟化的聚苯并VA嗪(BAF-btfa)和疏水性SNPs改性修飾PI/CA纖維膜,制備了高彈性的PI/CA/F-PBZ/SNPs纖維復(fù)合膜。成功的制備了‘靈活的’芯-殼結(jié)構(gòu)的生物基的PI/CA纖維膜和BAF-btfa,隨后通過表面原位聚合將BAF-btfa和疏水性SNPs引入到PI/CA纖維膜的表面,制備了高彈性的PI/CA/F-PBZ/SNPs纖維復(fù)合膜。結(jié)果表明,使用聯(lián)苯四甲酸二酐(BPDA)和4,4-二氨基二苯醚(ODA)得到的PI作為芯,得到CA-PI膜的拉伸應(yīng)力和應(yīng)變分別達(dá)到130MPa和52%。經(jīng)過BAF-btfa/SNPs改性后的PI/CA膜與水和油的接觸角達(dá)到163°和0°;該纖維復(fù)合膜在實(shí)際油水分離的應(yīng)用中具有較好的應(yīng)用前景。3.設(shè)計(jì)出了一種新型的pH值和氨氣雙重響應(yīng)SNPs/DA-TiO_2/PI纖維復(fù)合膜,并詳細(xì)評(píng)價(jià)了改纖維膜材料的pH和氨氣響應(yīng)性的效果。從PI纖維膜具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、穩(wěn)定性等角度出發(fā),采用溶液浸涂的方法將癸酸(DA)、二氧化鈦(TiO_2)和SNPs預(yù)凝膠混合溶液引入到PI纖維膜表面,獲得SNPs/DA-TiO_2/PI纖維復(fù)合膜。在pH 6.5時(shí),具有超疏水和水下超親油性。然而,在pH 12時(shí),具有超親水和水下超疏油性,證明其pH響應(yīng)的潤濕性。同時(shí),具有高的流量(6500±100 L·m-2·h-1)和分離效率(99%),高的耐熱和抗磨損性能。此外,當(dāng)暴露在氨氣的氛圍時(shí),能夠改變表面潤濕性,表明可以通過遠(yuǎn)程控制膜表面的潤濕性分離油水混合物。4.制備了一種光熱響應(yīng)性的芯-殼結(jié)構(gòu)的聚氨酯(PU)/聚(甲基丙烯酸甲酯-N異丙基丙烯酰胺)(PU/PMMA-b-PNIPAAm)纖維膜�？疾炝嗽撃さ墓鉄犴憫�(yīng)性的性能。基于高拉伸應(yīng)變的PU,溫度響應(yīng)性的共聚物PMMA-b-PNIPAAm,Ag納米顆粒(AgNPs)和單壁碳納米管(SWCNT)。使用PU作為芯,PMMA-b-PNIPAAm作為殼,其中AgNPs和SWCNT分散于PMMA-b-PNIPAAm電紡溶液中,通過高壓同軸靜電紡絲,獲得了高靈活、自支撐,易彎曲,芯-殼結(jié)構(gòu)PU/PMMA-b-PNIPAAm纖維復(fù)合膜。膜具有光熱可調(diào)節(jié)的油/水潤濕性,能夠分離水包油型的油水納米乳液,通過調(diào)節(jié)照射功率和時(shí)間,分離效率達(dá)到高于99%;這種光熱響應(yīng)性的膜為制備遠(yuǎn)程操作接入點(diǎn)水處理設(shè)備提供巨大的潛力。綜上所述,本研究制備了一系列高性能的纖維復(fù)合膜,并且這些纖維復(fù)合膜顯示出良好的油水分離性能。事實(shí)上,這些研究方法具有一定的通用性,通過改變靜電紡絲聚合物的種類、改性物質(zhì)的種類等,可以設(shè)計(jì)出多種功能性的纖維復(fù)合膜,在污水處理和油水分離等領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。
[Abstract]:In order to improve the separation efficiency and reduce the energy consumption in the process of oil - water separation , a series of high - performance fiber composite oil - water separation membranes were prepared by high - pressure coaxial electrostatic spinning . A high elasticity PI / CA / F - PBZ / SNPs fiber composite membrane was prepared .
【學(xué)位授予單位】：南京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ051.893

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本文編號(hào)：1982627