功能纤维膜的制备及在空气过滤和吸油方面的应用

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随着科技和工业的快速发展,空气污染越来越严重,空气污染已成为全球关注的问题,日益增长的工业化带来的空气颗粒污染对公众健康构成了巨大威胁。因此,开发一种高效、高性能的绿色空气过滤器已迫在眉睫。随着工业化的发展,人类对石油的开采量也越来越多,尤其是海上石油,运输石油最经济的运输方式是海洋运输,因此海洋石油泄漏现象持续增多,这是一个全球性的环境问题,因为它对生态系统造成了严重的负面影响。首先,通过在滤材上引入超薄聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维层,利用旋转珠丝喷丝器静电纺丝技术,制备了一种高性能的PM2.5捕集和高产(1000 m2/天)滤材。静电纺PVDF纳米纤维具有很强的截留和吸引PM的能力,滤料对PM2.5的过滤效率显著提高(69.958%~98.161%)。复合过滤器具有较高的空气流量(278.4 mm s-1)和较低的压降(30 Pa)。长期过滤和通风量试验表明,复合滤膜具有稳定的高过滤效率(98.137%~96.36%)和通风量。静电纺PVDF纤维也具有一定的疏水性,可有效提高复合滤料的长寿命。这种高性能的复合纳米纤维膜将成为一种有前景的过滤器,用于大规模的PM2.5捕获生产和个人健康保护。其次,制备了功能性吸油膜。首先利用熔喷的方法制备聚苯硫醚膜,然后利用改进的Hummers方法制备氧化石墨烯,配置稀释比例为1比1的氧化石墨烯溶液,将6个大小一样的聚苯硫醚膜放入配好的氧化石墨烯溶液中分别沉积2次、4次、6次、8次、10次。然后用氢碘酸把在氧化石墨烯溶液中分别沉积了2次、4次、6次、8次、10次的聚苯硫醚膜还原24小时,测试电阻知道沉积2次、4次、6次、8次、10次的聚苯硫醚膜的电阻随沉积次数的增加而降低。实验发现该膜对氯仿和煤油具有良好的吸附性能,测得通量均大于5000 L m-2 h-1。该膜可在强酸强碱情况下使用,具有抵抗恶劣环境的能力,在该膜上加上电压后可以使石油变稀提高了吸附油的效率,这利用的是石墨烯的导电性,通过看电阻下降斜率发现6次之后斜率变小,再根据各个膜接触角大小类似,随着次数的增加通量变小,截留率相差不大,均大于99%,所以综合通量和电阻等情况选择沉积六次的膜作为最优膜。综上可知该膜不仅可以抵抗恶劣的环境如强酸强碱的环境,而且有优秀的吸附油的能力,利用电加热产生的焦耳热大大提高了吸附原油的速率,给油水分离的研究带来了无限的潜力。
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