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静电纺CA纳米纤维膜的功能化改性及其吸附特性的研究

杜战文

静电纺CA纳米纤维膜的功能化改性及其吸附特性的研究

杜战文1
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作者信息

  • 1. 天津工业大学
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摘要

以醋酸纤维素(CA)为原材料,设计纳米纤维膜结构,通过静电纺丝方法实现醋酸纤维素纳米纤维膜(CANM)的制备。经过三步法改性和接枝改性,赋予CANM特定的功能基团,最终得到羧基化改性醋酸纤维素静电纺纳米纤维膜(CANM-COOH)、氨基化改性醋酸纤维素静电纺纳米纤维膜(CANM-NH2)两种新型吸附剂材料。主要研究内容如下: 1、以CA为原料,丙酮/DMAc/水(7∶2∶1)为混合溶剂,通过正交实验得到CANM的最佳纺丝条件为:纺丝液浓度为10wt%,纺丝电压18kV,挤出速度0.2mL/h,接收距离18cm。CANM改性前后使用SEM、FTIR、TG、DSC等性能测试手段进行表征。经过脱乙酰化、高碘酸钠(NaIO4)氧化、亚氯酸钠(NaClO2)氧化三步法得到CANM-COOH,其羧基含量为1.074mmol/g。经过脱乙酰化、NaIO4氧化,再进行表面接枝改性得到CANM-NH2,其氨基接枝率为9.951%。 2、研究pH值、初始浓度、接触时间、温度对CANM-COOH吸附Cu2+、MB的影响。实验研究发现,在CANM-COOH对Cu2+的吸附整个过程中,Langmuir等温吸附模型、准一级动力学模型和准二级动力学模型都适用于研究CANM-COOH对Cu2+的吸附行为,CANM-COOH对Cu2+的最大吸附量为76.39mg/g,同时存在物理吸附和化学吸附。在CANM-COOH对MB的吸附整个过程中,Langmuir等温吸附模型、准二级动力学模型最适用于研究CANM-COOH对MB的吸附行为,CANM-COOH对MB的最大吸附量为311.52mg/g,吸附过程以化学吸附为主。CANM-COOH对Cu2+进行5次循环吸附,吸附效率仍保持在83%以上;对MB进行5次循环吸附,吸附效率仍保持在78.78%以上。 3、研究pH值、初始浓度、吸附时间、温度对CANM-NH2吸附Cu2+、CR的影响。实验研究发现,在CANM-NH2对Cu2+的吸附整个过程中,Freundlich等温吸附模型、准二级动力学模型最适用于研究CANM-NH2对Cu2+的吸附行为,CANM-NH2对Cu2+的理论最大吸附量为80.06mg/g,吸附过程以化学吸附为主。在CANM-NH2对CR的吸附整个过程中,Temkin等温吸附模型、Elovich动力学模型最适用于研究CANM-NH2对CR的吸附行为,CANM-NH2对CR理论最大吸附量为558.65mg/g,作用机理是吸附速率较小的化学吸附。对Cu2+进行5次循环吸附,吸附效率仍保持在85%以上;对CR进行4次循环吸附,吸附效率仍有63%。

关键词

纳米纤维膜/醋酸纤维素/功能改性/静电纺丝

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授予学位

硕士

学科专业

纺织科学与工程

导师

蔡志江

学位年度

2022

学位授予单位

天津工业大学

语种

中文

中图分类号

TB
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