功能化聚丙烯腈基电纺纤维的制备及其性能研究

• 作 者: 仝伟
• 出 处: 浙江理工大学
• 发表日期: 2020年02期
• 关键词: 功能纤维 静电纺丝 聚丙烯腈 油水/油油分离 碳纤维 催化降解

油水/油油分离、染料废水处理是目前工业生产中面临的一项重要课题。其中,制备和利用功能化纳米纤维材料并用于油水/油油分离、废水中的染料降解是一重要的研究方向。鉴于聚丙烯腈（PAN）静电纺丝纤维具有优良的化学稳定性、较大的比表面积、耐高温、耐化学试剂以及可纺性好,易于制备等特点,本文以PAN电纺纤维为基体材料,通过表面接枝改性和金属离子负载法等手段制备了功能化PAN基电纺纤维,并探讨了其相应性能,取得了以下成果:（1）双疏型PAN基静电纺纤维膜的制备及其性能研究以电纺PAN纤维膜为载体材料,利用多巴胺（DA）和十三氟辛基三乙氧基硅烷（G617）对其改性制备得到双疏型PAN纤维膜。同时考察了双疏膜的耐磨性、油水和油油分离性能。研究结果表明,PAN质量浓度为13.8%、外加电压为18 kV时,纤维形貌较佳;通过DA和G617表面改性成功制备双疏型PAN膜,其中水、色拉油的接触角分别为141.9°和131.2°;双疏型PAN膜具有较好的耐磨性;双疏型PAN膜具有较好的油水、油油以及油水乳液分离能力。（2）PAN基碳纤维负载型铂催化剂的制备及其性能研究本文通过两种方案来制备负载型铂催化剂并用于废水中染料的降解。方案一为通过PAN/H₂PtCl₆纤维膜先还原后碳化制备;方案二为通过PAN纤维先碳化后浸渍制备。对比两种催化剂的表面性质,并考察其催化降解染料的性能。研究结果表明,PAN/H₂PtCl₆纤维膜的较佳电纺参数为PAN质量浓度13.8%、外加电源电压18 kV和纺丝液喷液速度0.7 mL/h;对于方案一的催化剂,当H₂PtCl₆掺杂量为0.3 g时,表面形貌较佳且负载铂粒子较多;当H₂PtCl₆掺杂量为0.3 g时,方案二的催化剂比方案一的催化剂的表面性质更好;与PAN基碳纤维相比,两种催化剂比表面积虽然略微下降,但依然较大;两种催化剂在自制固定床催化反应器上均可以对染料降解实现简单循环利用,方案一的循环次数较多,而方案二的降解效率更高。