蒲绒纤维基础性能及其吸油性能研究

【摘要】： 我国蕴藏着丰富的蒲绒纤维资源,但目前人们对蒲绒纤维知之不多,对蒲绒纤维的应用价值没有足够重视,致使大部分纤维处于自生自灭的状态,造成了资源的极大浪费。本论文研究了蒲绒纤维的基础性能,并测试评价了蒲绒纤维的吸油性能,以期将纤维用作含油废水处理领域,为蒲绒纤维的开发利用探索出一条新的道路。 本课题具体研究内容主要包括四个方面: 一、蒲绒纤维基础性能研究 研究发现,蒲绒纤维细长,呈条带状,两侧凸出中间凹陷,正反两面都有一系列间断的突出横膜,侧面处有多个凸起的节点,同一侧的节点间距相对固定,左右两侧节点各自分散分布,一般交错排列。蒲绒单纤维的一般长度为8-9cm,蒲绒单纤直径不均匀,粗细从蒲棒根部到尾部有变化,蒲棒根部的蒲绒纤维较粗,到尾部逐渐变细,中间部分细度相对稳定。 蒲绒纤维截面为“(?)”状或“(?)”状,类似于异形化纤中的“(?)”或“(?)”形,这种结构大大扩展了纤维外表面,使纤维与外空间有更多的接触面积。 蒲绒纤维表面有层致密的蜡质,蜡质平均含量为10.64%,蒲绒纤维的蜡质含量相当高,这种高蜡质含量使其具有良好的吸油性能。 蒲绒纤维的结晶度为39.6%,与其他纤维素纤维相比,大于木棉而小于亚麻和棉,为结晶度较低的天然纤维。 经红外光谱分析可知,蒲绒纤维与木棉的特征吸收谱带非常相似,蒲绒纤维所含的成分类型和木棉接近,但蒲绒纤维的纤维素纯度不如木棉。 二、蒲绒单纤维接触角测试 蒲绒纤维与水、大豆油和机油的接触角的平均值分别为130.2°、55.3°和59.7°,蒲绒纤维与水的接触角远远大于纤维与大豆油和机油的接触角,从而证明蒲绒纤维有良好的疏水亲油性能。 蒲绒纤维与大豆油的接触角也小于与机油的接触角,蒲绒纤维对大豆油的吸收性能要好于机油。 三、蒲绒纤维吸油性能测试与评价 研究发现,蒲绒纤维对油类有优良的吸附能力,以大豆油和机油为例,1g蒲绒纤维能吸收20-26g纯大豆油;吸收19-21g纯机油。在油与水的质量之比为1:8的条件下,1g蒲绒纤维能吸收含水大豆油18-23g,能吸收含水机油18-21g,且纤维的除油效率随油纤比的减小而增加。 蒲绒纤维吸收含水大豆油和含水机油达到饱和所需时间均约为15min。 蒲绒纤维吸油后重复利用率高,纤维吸油后通过施加一定的压力即可回收大豆油和机油,经5次重复试验后,1g蒲绒纤维对大豆油和机油的吸收能力仍保持在9g以上。 四、蒲绒纤维吸油效果的影响因素 蒲绒纤维吸油效果受诸多因素的影响,如纤维质量、油的种类、纤维成熟程度与放置时间、温度以及溶液的pH值等。研究发现,纤维质量越大,纤维吸油效果越好,但吸油并不随纤维质量增加呈线性增长。油的种类也会对纤维的吸油性能产生影响,油的种类不同,纤维对油的吸收效果也不一样。 纤维的成熟程度和放置时间影响纤维的吸油效果。在相同条件下,蒲绒纤维成熟度越低,放置时间越长,纤维的吸油能力越低。 此外,温度越高,纤维的吸油能力越低。溶液pH值对纤维的吸油能力基本没有影响,当溶液的pH为7即溶液为中性时,纤维的吸油能力最强。