木棉非织造布对油液介质的吸附性能研究

来源 :东华大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:chaorenwangzi
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在日常生活和工业生产中,不可避免的会产生油液污渍和油烟废气,若不经处理后直接排放,会对人体产生危害,影响人们的生活质量。经研究表明,木棉纤维因具有天然大中空结构而表现出良好的油液吸附性能,在油液吸附领域受到了广泛的关注。故本课题以木棉非织造布为主要研究对象,采用植物油和机油,探究了木棉非织造布的结构与性能和油液油烟吸附性能,为木棉非织造布应用于油液、油烟吸附领域提供理论指导。本文主要的研究内容及结论如下:(1)木棉非织造布的结构与性能采用木棉非织造布和棉非织造布、粘胶非织造布、粘棉非织造布,观察了非织造布的表面形态,测试了非织造布的孔径分布、压缩性能以及热稳定性。木棉非织造布中,木棉纤维表面光滑,呈圆形中空结构;木棉非织造布具有较大较多的孔径,平均孔径直径为38.93mm;其压缩功为0.47 gf·cm·cm-2,压缩弹性回复率为50.67%,压缩曲线的线性度为0.17;木棉纤维在319.60℃时开始分解,此时质量损失为5.92%。对比而言,木棉非织造布有更多的孔径来吸收油液或油烟,初始降解温度最高,热稳定性好。(2)木棉非织造布的微观吸附性能采用木棉非织造布和棉、粘胶、粘棉非织造布,测试油液为植物油和机油,测试评价了非织造布的植物油、机油接触角以及植物油、机油在木棉非织造布表面铺展时动态接触角随时间的变化;分别分析了木棉非织造布纵向和横向吸附植物油、机油的芯吸高度以及芯吸速率;计算得到木棉非织造布的表面能大小。木棉非织造布与植物油和机油的平均接触角分别为52.75°和43.75°;植物油、机油在木棉非织造布表面铺展时,动态接触角与时间满足固定的关系式,铺展速率随时间的增加而减小,植物油、机油完全铺展的时间分别为500ms和2000ms。对比而言,木棉非织造布的植物油、机油铺展速率最大。木棉非织造布纵向与横向吸附植物油、机油的最大芯吸高度分别为35mm和25mm左右,油液的纵、横向芯吸速率变化相似,比较而言,木棉非织造布的最大芯吸高度最小。木棉非织造布的表面能为43.71 mN·m-1,小于棉和粘棉非织造布,色散分量为36.02 mN·m-1,极性分量为7.70 mN·m-1。(3)温度对木棉非织造布油液吸附性能的影响采用木棉非织造布和棉、粘胶、粘棉非织造布,测试油液为植物油和机油,测试了温度分别为20℃、40℃、60℃、80℃时,试样纵向、横向的植物油、机油油液吸附量,分析了温度对木棉非织造布的油液吸附性能指标的影响。温度为20℃时,木棉非织造布的植物油、机油纵向毛细吸收系数C分别为7.80E-3 g2·s-1和1.36E-3 g2·s-1;植物油、机油纵向吸油倍率S分别为4.20 g·g-1和4.14 g·g-1;植物油、机油纵向饱和吸油时间ts分别为392.64 s和2143.51 s。温度升高,木棉非织造布的植物油、机油毛细吸收系数C总体增大,80℃毛细吸收系数大于20℃毛细吸收系数;植物油、机油吸油倍率S基本保持在3.22 g·g-15.12 g·g-1之间;植物油、机油饱和吸油时间ts随着温度的升高而降低。比较而言,木棉非织造布的油液毛细吸收系数C较小,吸附植物油、机油的速度较慢;饱和吸油时间ts最大,吸附油液时达到饱和吸油的时间最长。(4)木棉非织造布的油烟吸附性能采用木棉非织造布和棉、粘胶、粘棉非织造布,测试油液为植物油和机油,通过搭建发烟装置及油烟收集装置,模拟油烟产生和收集的情景,测量木棉非织造布及其对比样不同时刻的植物油、机油油烟吸附量和油液挥发量,探究木棉非织造布的累积油烟吸附倍率Sc,油烟吸附速率Sv以及油烟吸附效率Se随时间的变化情况。木棉非织造布吸附油烟后,木棉纤维中腔、表面及纤维交叉点上均有油液液滴附着。累计吸附油烟10h后,木棉非织造布的植物油、机油累积油烟吸附倍率Sc分别为86.83E-2 g·g-1和279.27E-2 g·g-1,Sc随时间增加;植物油、机油油烟吸附速率Sv分别在3.98E-2 g·h-1和13.24E-2 g·h-1左右上下波动;植物油、机油油烟吸附效率Se分别为3.27%和11.29%。
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