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用于处理复合污染废水的介孔二氧化硅纤维材料

实验指南    2021-09-18 14:41
一、背景

近些年,水体中复合污染物的高效去除己经成为水环境治理过程中的研究热点。吸附法作为一种简单高效的水处理技术已经在废水治理领域得到广泛应用,所用吸附材料多为活性炭基吸附剂、矿物质吸附剂、生物吸附剂和人工合成高分子聚合物。相比较传统颗粒吸附材料,人工合成纤维状吸附材料具有韧性好、吸附速率高、易分离等优势,愈来愈引起学者们的关注。

二、实验步骤

(1)均相反应制备静电纺丝前驱液(Preparation of precursor sol-gel byhomogeneous reaction )    

作为模板,首先将4.5  g嗅化十六烷基三甲基钱溶在14.85 g的无水乙醇溶液中,用磁力搅拌器在}5℃条件下剧烈搅拌0.5 h制成均相溶液。之后17.4 g蒸馏水和3.2 g 3-疏基丙基三甲氧基硅烷先后加入其中再用磁力搅拌器在35℃条件下剧烈搅拌1.0 h制成均相溶液。第三步,l.8 mL (2.0 mol/L)的盐酸溶液加入其中在常温条件下反应2.0h。最后,15 wt%的聚乙烯醇的水溶液作为致孔剂加入其中用磁力搅拌器在35℃条件下剧烈搅拌2.0h,15 wt%的聚乙烯吡咯烷酮水溶液加入其中用磁力搅拌器在室温条件下搅拌5.0 min制成静电纺丝前驱液。聚乙烯醇水溶液和聚乙烯吡咯烷酮水溶液的具体质量和比例作为制备影响因素将在结果中具体讨论以制备最佳效果的吸附材料。

(2)静电纺丝(electrospinning )

将以上步骤制得的静电纺丝前驱液放置在10 mL的注射器内,注射器配备内径为0.51 mm的金属针头。之后进行静电纺丝,金属针头与地面之间的电压为16 KV,针头与接收器之间的距离为15 cm。注射器内的前驱液通过微量注射泵控制流速为0.5 ml/h,纳米纤维的接收滚筒转动速度为2.0 m/mi。

(3)后致孔过程(post processing )

将传统的水浴过程进行改造致孔。水浴容器内的溶液为乙醇和盐酸(摩尔比为2:1)的混合溶液,在温度为20℃的条件下进行水浴,并且同时在其顶部通入90℃的热风吹拂去除模板致孔。接收滚筒保持一部分浸入在水浴中,一部分暴露在空气中,乙醇和盐酸溶液通过蠕动泵进行恒温循环流动。制得的介孔纳米纤维放置在真空干燥箱中在40℃的条件下干燥直到质量不再变化为止。