静电纺丝制备图案化无机纳米纤维

静电纺丝技术近几年在制备纳米纤维领域得到了广泛的应用,被认为是批量制备纳米纤维材料最简单有效的方法。本文综述了近几年高压静电纺丝技术制备图案化无机物纳米纤维的纺丝装置和过程,特别详细综述了纺丝过程中纤维直径的变化,利用带电流体动力学(EHD)理论推导出纤维直径变化的运动方程,并对方程进行一定程度的修订,以符合电纺无机物纳米纤维直径的变化;并综述了取向纳米纤维、中空纳米纤维、壳-核结构纳米纤维、纳米线、纳米带、纳米管及多层次结构纳米纤维的构建及其基本性能。最后对电纺制备图案化无机纳米纤维未来发展方向,特别是功能化多层次结构电纺无机纳米纤维制备进行了展望。     

PVC包埋苯酚降解菌TX1的研究

采用聚乙烯醇(PVA)为主要载体,添加少量壳聚糖(SA)、SiO₂和CaCO₃,利用聚乙烯醇-硼酸(PVA-H₃BO₃)包埋法,包埋苯酚降解菌TX1并制备成胶珠,研究胶珠对含酚废水的降解。通过正交实验、单因素实验和传质性能分析确定并优化包埋条件,结果表明PVA浓度8%、SA浓度0.2%、SiO₂浓度2.4%、CaCO₃浓度0.4%和饱和H₃BO₃液pH值6.7时,包埋胶珠机械强度好、结构稳定、无泄漏、固定化效果好。同时发现该条件下的固定化细胞培养12 h后对初始浓度为500 mg/L苯酚废水的降解率为78.1%。     

聚乳酸蜂窝状多孔膜的形成与控制

以单一组分聚L-乳酸(PLLA)为成膜材料,利用水辅助法制备了聚乳酸(PLLA)蜂窝状多孔膜.利用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察多孔膜形貌.研究溶剂、溶液浓度、环境温度和湿度等因素对所成多孔膜结构的影响.实验结果表明,高湿度环境和具有一定浓度的聚合物溶液是制备蜂窝状多孔膜的必要条件.溶剂的挥发性是形成规整蜂窝状孔结构的关键因素.环境相对湿度由43%增加到91%,PLLA多孔膜的孔径由(1.75±0.24)μm增加到(11.50±1.43)μm,且孔呈现六边形的蜂窝状结构.扫描电镜断面和AFM表明:膜表面形成了深度约为1.8μm的单层孔结构.通过控制溶液浓度、环境温度和湿度等因素来控制膜的表面形貌及其所成蜂窝状孔的大小.最佳的成膜条件为溶剂CH2Cl2,湿度75%RH,温度34℃,浓度3 wt%.讨论了蜂窝状多孔膜的形成机理.     

原位合成羟基磷灰石/壳聚糖复合吸附剂及除氟特性研究

利用原位共沉淀法合成了羟基磷灰石/壳聚糖复合吸附剂,通过扫描电镜、X射线粉末衍射、红外光谱和N2吸附-脱附曲线,研究复合前后羟基磷灰石的理化特征变化。实验结果表明与壳聚糖复合后羟基磷灰石的晶型并没有改变,只是结晶度有所降低,且复合后表面形成了不规则的凹凸结构,表面粗糙度增加。比表面积从106.75m2/g增加到127.58m2/g。复合吸附剂孔径大部分集中在10~50nm,属于介孔结构。利用Langmuir和Freundlich吸附等温方程对实验数据进行了拟合,对比相关系数R2值,Langmuir模型能更好地描述该吸附过程。复合吸附剂对氟离子的吸附符合拟二级反应动力学方程。计算了吸附热力学和动力学参数值,探讨了复合吸附剂对氟离子的吸附机理。ΔG0<0、ΔH0>0和ΔS0>0,说明复合吸附剂对氟离子的吸附是自发的、吸热的熵增过程,温度升高有利于吸附。吸附活化能(Ea)=15.03kJ·mol-1,迁移能(E)=7.639kJ·mol-1,说明该吸附过程以物理吸附为主。     

PLLA/HAP复合纤维膜制备及其对水中氟离子的吸附研究

以聚乳酸(PLLA)/羟基磷灰石(HAP)/四氢呋喃(THF)为淬火溶液,无其它添加剂条件下,通过-20 ℃低温淬火、萃取、洗涤和干燥得到直径为400-700 nm PLLA/HAP复合纤维膜。研究了PLLA/HAP比例、聚合物浓度等条件对纤维形貌影响。实验结果表明,纯PLLA为“哑铃状”捆束结构,结晶度、比表面积和孔隙率分别为40.71 %、11.23 m2/g和95.12%。加入无机物HAP后,PLLA/HAP(5:5)复合纤维膜的结晶度、比表面积和孔隙率分别降低到24.12%、8.01 m2/g和82.12%。主要因为HAP加入阻碍了PLLA分子链的有序规整堆积,影响PLLA的结晶。研究PLLA/HAP复合纤维膜对氟离子的吸附性能。实验结果表明,拟二级动力学和Langmuir模型更适合该吸附体系。纤维膜对氟离子的最大吸附容量为6.06 mg/g,纤维膜对氟离子的吸附更趋于单层吸附且化学吸附占主导地位。纤维膜重复使用5次后,吸附效率仍然保持在87.67%。     

Ce-La@Fe3O4吸附剂制备及其除氟性能研究

采用水热法合成了Ce-La@Fe3 O4复合吸附剂,并将其应用于水溶液中氟离子的去除研究.扫描电镜发现Ce-La@Fe3 O4吸附剂呈方块状颗粒,大小为(1.22±0.35)μm,吸附氟离子后颗粒出现了一定程度黏连.Ce-La@Fe3 O4吸附剂对氟离子的吸附动力学遵循拟二级动力学反应模型,整个吸附反应为多级控制过程;相比于Freundlich模型,Ce-La@Fe3 O4吸附剂对氟离子的吸附更加符合Langmuir模型,该吸附过程为放热反应,温度越高越有利于吸附容量提高.吸附剂Ce-La@Fe3 O4具有磁性,吸附氟离子后,易于采用普通磁铁将其吸附回收重复使用.     

高结晶度聚酰胺6多孔微球的制备及其表征

以聚酰胺6/间甲酚为溶液,无任何添加剂条件下,通过热致相分离(TIPS)法制备了高结晶度聚酰胺6多孔微球,微球由中心向外辐射生长的纤维组成。研究萃取剂、聚合物浓度、淬火温度和淬火时间等因素对材料形貌影响。实验结果表明:水为萃取剂得到粗纤维或颗粒,乙醇为萃取剂得到多孔微球。偏光显微镜表明该多孔微球为球晶。淬火时间0～15 min得到了直径为(0.413±0.074)μm纤维,淬火时间60～240 min得到了多孔微球。随着淬火时间延长,微球变得更加均一、规整,且微球直径由(19.14±3.62)μm增加到(30.53±3.71)μm。聚酰胺6多孔微球的孔隙率和比表面积高达95.53%和31.26 m~2/g。5℃和10℃淬火得到纤维状、芽片状或捆束状,而15℃淬火得到多孔微球。浓度从3wt%增加到7wt%时,多孔微球的直径由(15.54±2.11)μm增加到(23.21±3.32)μm。聚酰胺6多孔微球的结晶度最高达62.1%。独立形态球晶(多孔微球)为多孔材料增加了一种新形态,并可为其他结晶或非结晶性高分子独立形态的纳米纤维球晶材料的构建提供机理和技术参考。     

聚乙烯醇包埋Trichosporon sp.X1处理苯酚废水

采用聚乙烯醇(PVA)为主要载体,添加少量壳聚糖(SA)、SiO_2和CaCO_3,利用聚乙烯醇-硼酸(PVA-H_3BO_3)包埋法,包埋苯酚降解菌TX1;并制备成胶珠,研究胶珠对含酚废水的降解。通过正交实验、单因素实验和传质性能分析,确定并优化包埋条件。结果表明PVA浓度8%、SA浓度0.2%、SiO_2浓度2.4%、CaCO_3浓度0.4%和饱和H_3BO_3液p H为6.7时,包埋胶珠机械强度好、结构稳定、无泄漏、固定化效果好;同时发现该条件下的固定化细胞培养12 h后对初始浓度为500 mg/L苯酚废水的降解率为78.1%。