非織造布-聚偏氟乙烯復(fù)合纖維膜的制備及性能

1.復(fù)合纖維膜的表面形貌及元素含量分析

2.結(jié)論

非織造布-聚偏氟乙烯復(fù)合纖維膜的制備及性能

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     近年來，納米纖維由于直徑和結(jié)構(gòu)可控、高比表 面積以及易于進行表面修飾等特點受到人們的廣泛 關(guān)注。靜電紡絲作為一種操作簡單，且能夠直接、連 續(xù)制備聚合物納米纖維的技術(shù)，從眾多制備納米纖 維的方法中脫穎而出。靜電紡絲纖維膜具有纖 維直徑小且比表面積大、孔隙率高、孔徑小且分布均 勻、膜表面粗糙度高及低克重等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于 水質(zhì)凈化、空氣過濾等諸多領(lǐng)域。

     因此，本研究選用化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的聚偏氟乙烯 ( PVDF) 為纖維膜原材料，應(yīng)用已有的商用非織造 布作為纖維膜支撐層，共混甲基丙烯酸單體后，通過 多針頭靜電紡絲設(shè)備，制備得到非織造布－聚偏氟 乙烯復(fù)合纖維膜。通過掃描電鏡及電子拉伸試驗機 等儀器對復(fù)合纖維膜進行表征，考察紡絲針頭數(shù)及 紡絲電壓等工藝參數(shù)對復(fù)合纖維膜表面形貌、抗拉 強度及滲透性能的影響，并通過攪拌吸附試驗對復(fù) 合纖維膜的重金屬吸附分離性能進行測試，為復(fù)合 纖維膜應(yīng)用于污染物的分離與去除提供研究方向。

                                                      非織造布-聚偏氟乙烯復(fù)合纖維膜膜片的通量 和通量恢復(fù)率

1.復(fù)合纖維膜的表面形貌及元素含量分析

    不同紡絲工藝參數(shù)下，單針頭紡絲膜片 A 和三 針頭紡絲膜片 B、C、D 的掃描電鏡結(jié)果如圖 1 所示。 其中，膜片 A 放大 500 倍和 104 倍，膜片 B、C、D 各 放大 100 倍、103 倍和 104 倍。由圖 1 可知: 當 PVDF 質(zhì)量分數(shù)為 5. 1%時，單針頭和三針頭紡絲條件下 PVDF 功能纖維層在非織造布支撐層上以絲狀微球 纏結(jié)形式呈現(xiàn)，單針頭下紡絲纖維呈單向較為規(guī)律 的排布; 而三針頭下紡絲纖維交錯無規(guī)則排布，膜片 比表面積進一步增大。固定三針頭紡絲及推進速度 時，在一定的電壓范圍內(nèi)，紡絲纖維直徑隨著電壓的 增大而減小，紡絲纖維更為纖細?？赡苁且驗?，隨著 電壓的增大，高分子紡絲液射流具有更大的表面電 荷密度和加速度，有利于制得更細的纖維; 而電壓過 大時，高分子射流不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致纖維不均勻。

                                                          圖 1 非織造布－聚偏氟乙烯復(fù)合纖維膜掃描電鏡圖

2.結(jié)論

    本文以甲基丙烯酸為功能單體，通過靜電紡絲 法制備非織造布－聚偏氟乙烯復(fù)合纖維膜，其 PVDF 功能層主要以絲狀微球纏結(jié)形式呈現(xiàn)，且纖維層厚 度隨著紡絲針頭數(shù)和紡絲電壓的增大而增加。非織 造布支撐層的存在則進一步提高了復(fù)合纖維膜的抗 拉強度和彈性模量，復(fù)合纖維膜滲透性能和抗污染 性能整體較好，純水通量及純水通量恢復(fù)率均在 9 300 L /( m2 ·h) 和 90% 以 上。由 Cd ( Ⅱ) 和 Hg ( Ⅱ) 重金屬離子吸附試驗可知，復(fù)合纖維膜對 Cd( Ⅱ) 的去除效率高于 Hg( Ⅱ) ，最高去除率分別可 達 91. 7%和 41. 3%。