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《武汉纺织大学》 2016年
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纤维素、PAN基活性炭纤维制备及性能研究

吴倩  
【摘要】:在当前社会工业化的飞速发展下,纺织印染行业的废水污染越来越严重。活性炭纤维具有发达的孔隙结构,其比表面积大,有很强的吸附能力,化学稳定性好、机械强度高、使用失效后易再生。本课题通过制备6种纤维素基活性炭纤维和静电纺PAN纳米活性炭纤维来研究对废水的吸附效果,并且用FTIR、SEM、XRD、BET元素分析等手段探讨了活性炭制备工艺的影响和决定吸附的微观因素;另外,通过制备木棉/粘胶混纺活性炭布活性炭布来比较与活性炭纤维对废水的吸附差异;且结合光催化原理,研究TiO_2对吸附性能的影响。首先,制备6种纤维素基活性炭纤维。通过技术手段对其进行表征和分析。结果发现:ACF的晶相结构具有相似性,均存在石墨成分;其纤维分布均匀,孔径集中,以微孔为主;对ACF进行吸附实验,发现吸附亚甲基蓝效果为:木棉基ACF竹纤维基ACF苎麻基ACF纯棉基ACF粘胶基ACF天丝基ACF。其次,以同样的方法制备木棉/粘胶基活性炭布。研究了不同配比对活性炭布的结构和吸附性能影响,从而得出最佳的配比。实验结果证明:活性炭布的微孔数量随着木棉成分的增多而增加,孔径逐渐变小,配比为9:1时吸附性能最好,其活性炭布氧元素含量仅次于碳,使活性炭布活性优良,拥有较好的催化性能。另外,采用溶胶凝胶法浸渍木棉/粘胶无纺布使其负载纳米TiO_2。发现:负载TiO_2活性炭布在制备过程中没有生成新的官能团,说明TiO_2没有与活性炭发生化学键合;随着TiO_2含量的增加,Ti O_2由仅附着在活性炭纤维表面到少量进入活性炭内部孔隙,降低活性炭比表面积和孔容;XRD图谱显示,所制备的TiO_2晶型大部分是锐钛矿型;负载次数为7次时,吸附效果最佳。最后,用静电纺丝纺制PAN/TiO_2纳米纤维膜,后制备成活性炭纤维膜,通过技术手段表征其微观形貌,并研究对废水的吸附性能。课题所制备的纤维、活性炭纤维、活性炭布对亚甲基蓝的吸附均符合准二级动力学方程,即单分子吸附。
【学位授予单位】:武汉纺织大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ342.742

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