功能化纳米纤维膜制备及其对环境中重金属分离富集应用

《功能化纳米纤维膜制备及其对环境中重金属分离富集应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要静电纺丝是一种制备具有纳米尺寸的纤维材料的技术，这种纤维具有很高的比表面积，因此利用静电纺丝纳米纤维膜吸附重金属具有很广的应用前景。本文利用静电纺丝技术制备了纳米纤维膜，并在其表面进行功能化处理后，用于吸附水中的重金属，主要包括以下两个部分的工作：1.利用静电纺丝技术制备醋酸纤维素和聚乙烯吡咯烷酮共混的纳米纤维膜，经水中超声处理，祛除聚乙烯吡咯烷酮，接着利用含NaOH的醇溶液进行脱乙酰化处理。扫描电镜结果显示，经过超声处理后，纤维表面出现空洞凹槽，表面积明显增大。膜经过脱乙酰化处理后，在膜表面成功接枝了-SH，通过红外光谱

2、、差重-热重技术表征分析了功能化后纳米纤维膜的功能基团与热稳定性。利用巯2+2+2+基化纳米纤维膜用于水中Cd、Cu和Pb离子的吸附，讨论酸度、吸附时间对吸附容量的影响；构建Langmuir吸附模型和Freundlich吸附模型，对重金属的吸附行为进行分析，结果显示：Langmuir吸附模型能够更好的评价巯基化纳米2+2+2+纤维膜的吸附性能，对Pb,Cu和Cd的最大吸附量分别为30.96mg/g,19.63mg/g和34.70mg/g；并采用准第二动力学方程评价膜的吸附性能；利用HCl溶液考察膜的再生性能时，发现经过三次吸附

3、-脱附后，功能膜依然保持良好的吸附性能。2.利用静电纺丝技术制备聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮共混的纳米纤维膜。膜材料经超声处理后，祛除聚乙烯吡咯烷酮，进一步在表面接枝氨基(-NH2)。利用红外光谱和差重-热重技术表征分析功能化纳米纤维膜。将胺基化纳米纤维膜用于Cr（Ⅵ）离子的吸附研究，分析了吸附条件（酸度和吸附时间）对吸附容量的影响；通过Langmuir吸附模型和准第二动力学方程对Cr（Ⅵ）离子的吸附行为进行分析，发现膜材料对Cr（Ⅵ）离子的最大吸附量为55.55mg/g；同时发现氨基功能化纤维膜具备很好的再生性能。关键词：静电纺

4、丝；纳米纤维膜；醋酸纤维素；聚丙烯腈；重金属离子；吸附IAbstractElectrospinningisatechnologyforpreparationoffibrematerialswithdiametersinthescaleofnanometerwhichexhibitshighspecificarea.Therefore,electrospinningnanofibermembranemayhaveagreatpotentialfortheadsorptionofmetalions.Withelectrospinn

5、ingtechnology,westudytwokindsoffunctionalizednanofibremembraneswithapplicationsofadsorptionofheavymetalsions.Themainworksinthesisaredescribedasthefollowing:Inpartone,Celluloseacetate(CA)/Polyvinylpyrrolidone(PVP)nanofibermembraneswereproducedusingtheelectrospinningte

6、chnique.Subsequently,themembranesweretreastedbywaterandalcoholicNaOH.BasedonSEMstudies,anumberofgrooveswerefoundonthesurfaceofwashedfiberswhentheCA/PVPmembranewastreatedbyultrasonicwaveinthewater,thiscouldresultinlargerspecificsurfaceareathanbefore.Andthenthemembranes

7、werefunctionalizedwiththiolgroups.TheresultsofFTIRindicatedthatthethiolgroupsweresuccessfullymodifiedtothemembranes.Thethermogravimetricanalysis(TGA)measurementsshowedthethermalstabilityofthemembranes.Thechelatingpropertyofthethiol-functionalizedcellulosenanofibermemb

8、ranes(TCM)wasevaluatedagainstCu,CdandPbions.TheamountsofthemetalionsadsorbedontotheTCMwereinfluencedbythepHandthecontacttime.TheLangmuirmod