DOI:10.1016/j.jhazmat.2020.124787
對水資源保護的迫切需求不僅在于要開發出高效的廢水處理技術,而且還需要設計出環保型材料。在本研究中,通過靜電紡絲技術制備了由聚L-丙交酯(PLLA)、聚D-丙交酯(PDLA)和磁赤鐵礦納米粒子γ-Fe2O3組成的環保型復合纖維。通過調節工藝參數并引入額外的退火處理,在復合電紡纖維中同時構建了納米級多孔結構和立體復合微晶(SCs)。理化性能測試表明,該纖維膜具有優異的親油性、良好的力學性能和較高的耐水解性,所有這些都賦予了該纖維膜較高的吸油能力,在23℃時的最大吸油量達到148.9g/g,在60℃時為114.8g/g。進一步研究表明該纖維膜具有良好的油/水分離能力。分離油水混合物時,其重力驅動的油通量為6824.4 L/m2 h2,水截留率接近100%。具體而言,該纖維膜在循環測試中顯示出良好的穩定性。實驗結果表明,具有多孔結構和SCs的復合PLLA基纖維膜可用于廢水處理,尤其是在某些惡劣環境下。
圖1.(a)SEM圖顯示了在不同退火時間下獲得的電紡復合纖維形態,(b)EDS映射圖顯示了Fe元素的分散性,(c)纖維膜孔隙率隨退火時間的增加而變化,和(d)WAXD曲線顯示了電紡纖維在不同時間退火后的晶體結構。
圖2.(a)膜表面的水接觸角隨退火時間的增加而變化,插入的照片顯示在相應膜表面上的蒸餾水,(b)照片顯示在一種膜表面上水和油同時存在;(c)將膜浸入正己烷時膜表面上有水的情況;(d)膜的應力-應變曲線;(e)斷裂強度隨退火時間的變化,(f)比較在不同介質中不同膜的質量損失,以及(g)比較在NaOH溶液中水解之前和之后不同膜的質量變化。
圖3.(a)和(b)照片顯示正己烷和CCl4的吸附,(c)不同的PLLA/PDLA/γ-Fe2O3纖維膜對硅油的吸附能力隨退火時間的增加而變化,(d)比較LD和LDF-20膜樣品對不同油的吸附能力,(e)和(f)顯示LDF-20膜樣品在吸附冷硅油(23℃)和熱硅油(60℃)過程中的吸附穩定性。
圖4.(a1,a2)使用正己烷作為探測液測量油通量,(b1,b2)OM圖像顯示了由LDF-20膜樣品去除之前和之后,E-O/W體系中的油滴,(c1,c2)連續分離含有正己烷和水的N-O/W體系,(d1,d2)連續分離含有正己烷和水的E-O/W體系。
圖5.使用LDF-20膜樣品在不同條件下分離E-O/W時,油通量隨循環次數的增加而變化。(a)堿性(pH=10),(b)酸性(pH=3)和(c)高鹽(NaCl濃度為0.035g/mL)。