竹纤维基分离吸附材料的制备及性能研究

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竹纤维(BF)表面含有丰富的羟基,既是一种亲水性材料,又可与离子发生吸附、络合作用,在污水处理中有良好的应用前景。本论文主要通过本体共混改性以及原位合成方法分别制备了 PVDF/BF共混膜,PVDF/BF-IL,PDA共混膜和MnOx@BF复合材料,并对材料的分离吸附降解等性能进行了系统研究。具体研究内容如下:(1)以经碱化提高纤维素纯度的竹浆粕纤维为亲水改性剂与PVDF共混,通过浸没沉淀相转化法制备了聚偏氟乙烯/竹纤维(PVDF/BF)共混膜,考察BF加入量对共混膜形貌、亲水性、抗污染性能的影响,并重点研究了 PVDF/BF共混膜对有机染料刚果红的吸附分离性能。研究发现:随着PVDF/BF共混膜中BF添加量的增加,膜的孔隙率从55.9535%提高到70.0291%;亲水性能得到改善,膜表面的初始接触角从102.5℃下降至56.64℃;共混膜的韧性有所下降,但抗拉强度优于PVDF原膜;提高刚果红吸附能力的同时抗蛋白污染有所降低;对刚果红的动态吸附分离实验表明PVDF/BF共混膜对刚果红的去除率从24.55%提高到95.13%,同时通量恢复率略有下降,但恢复水通量仍大于原膜。(2)为进一步改善PVDF/BF共混膜的亲水性和机械性能,将BF分别与1-己基-3-甲基咪唑氯盐离子液IL,聚多巴胺PDA以及三者一起共混,通过浸没沉淀相转化法分别制备了 PVDF/BF-IL共混膜,PVDF/BF-PDA共混膜和PVDF/BF-IL,PDA共混膜。研究结果表明:IL使共混膜孔隙率下降,机械性能提高,但亲水性,抗蛋白污染性能下降;PDA使共混膜亲水性,抗蛋白污染性能提高,但PDA含量过多时,易造成PDA团聚,降低机械性能;当PDA含量为0.05g,IL为2g时得到亲水性,抗蛋白污染和机械性能兼优的PVDF/BF-IL,PDA共混膜。(3)将碱化处理后的竹纤维浸入高锰酸钾溶液,通过超声在竹纤维上原位合成固载MnOx纳米颗粒,制备了 MnOx@BF复合材料。经染料降解实验表明,MnOx@BF复合材料对阳离子染料甲基紫和阴离子染料靛蓝二磺酸钠均有良好的降解能力:5 min内对甲基紫的降解率达97.3%,2 min内对靛蓝的降解率达98.5%,载体表面形貌和超声时间对复合材料的染料降解效率有影响。通过稳定性测试发现MnOx@BF的稳定性良好,循环利用对靛蓝的降解除去率均在96%以上。
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