DOI:10.1016/j.jhazmat.2020.124787
对水资源保护的迫切需求不仅在于要开发出高效的废水处理技术,而且还需要设计出环保型材料。在本研究中,通过静电纺丝技术制备了由聚L-丙交酯(PLLA)、聚D-丙交酯(PDLA)和磁赤铁矿纳米粒子γ-Fe2O3组成的环保型复合纤维。通过调节工艺参数并引入额外的退火处理,在复合电纺纤维中同时构建了纳米级多孔结构和立体复合微晶(SCs)。理化性能测试表明,该纤维膜具有优异的亲油性、良好的力学性能和较高的耐水解性,所有这些都赋予了该纤维膜较高的吸油能力,在23℃时的最大吸油量达到148.9g/g,在60℃时为114.8g/g。进一步研究表明该纤维膜具有良好的油/水分离能力。分离油水混合物时,其重力驱动的油通量为6824.4 L/m2 h2,水截留率接近100%。具体而言,该纤维膜在循环测试中显示出良好的稳定性。实验结果表明,具有多孔结构和SCs的复合PLLA基纤维膜可用于废水处理,尤其是在某些恶劣环境下。
图1.(a)SEM图显示了在不同退火时间下获得的电纺复合纤维形态,(b)EDS映射图显示了Fe元素的分散性,(c)纤维膜孔隙率随退火时间的增加而变化,和(d)WAXD曲线显示了电纺纤维在不同时间退火后的晶体结构。
图2.(a)膜表面的水接触角随退火时间的增加而变化,插入的照片显示在相应膜表面上的蒸馏水,(b)照片显示在一种膜表面上水和油同时存在;(c)将膜浸入正己烷时膜表面上有水的情况;(d)膜的应力-应变曲线;(e)断裂强度随退火时间的变化,(f)比较在不同介质中不同膜的质量损失,以及(g)比较在NaOH溶液中水解之前和之后不同膜的质量变化。
图3.(a)和(b)照片显示正己烷和CCl4的吸附,(c)不同的PLLA/PDLA/γ-Fe2O3纤维膜对硅油的吸附能力随退火时间的增加而变化,(d)比较LD和LDF-20膜样品对不同油的吸附能力,(e)和(f)显示LDF-20膜样品在吸附冷硅油(23℃)和热硅油(60℃)过程中的吸附稳定性。
图4.(a1,a2)使用正己烷作为探测液测量油通量,(b1,b2)OM图像显示了由LDF-20膜样品去除之前和之后,E-O/W体系中的油滴,(c1,c2)连续分离含有正己烷和水的N-O/W体系,(d1,d2)连续分离含有正己烷和水的E-O/W体系。
图5.使用LDF-20膜样品在不同条件下分离E-O/W时,油通量随循环次数的增加而变化。(a)碱性(pH=10),(b)酸性(pH=3)和(c)高盐(NaCl浓度为0.035g/mL)。