DOI: 10.1016/j.chemosphere.2022.135228
由于静电纺丝技术的简便与灵活性,可以通过不同的操作参数制备出满足工业废水处理、空气过滤等应用的不同类型纳米级纤维。截至目前,对静电纺丝操作参数的研究非常有限,许多科研人员仍在使用试错法来设计目标纤维。为了获得不同介电常数(ɛ)的溶剂体系,本研究利用不同比例的二甲基甲酰胺(DMF)与四氢呋喃(THF)混合物制备了一系列静电纺丝聚砜(PSF;20%w/v)纳米纤维膜。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、拉伸强度测试仪和接触角测量对所制备的PSF纳米纤维进行了表征。ɛ=16.33至27.97的THF-DMF二元溶剂体系产生了表面光滑的电纺PSF纳米纤维,而THF单溶剂系统(ɛ=7.60)和DMF单溶剂系统(ɛ=36.70)产生了粗糙且多孔表面的电纺PSF纳米纤维。这一发现与只有二元溶剂才能制备出粗糙或沟槽面的静电纺丝纳米纤维的普遍发现相矛盾。此外,除了二元溶剂体系的沸点和溶解度外,介电常数可能是导致聚合物溶液射流中相分离并最终制备出非光滑表面电纺纳米纤维的另一个关键因素。所制备的电纺PSF纳米纤维膜具有很高的除磷效率。
图1.(a)PSF溶液悬垂液滴表面电荷累积,(b)泰勒锥的形成,(c)带电射流的形成。
图2.在25kV放大下制备的(a)PD0T10、(b)PD1T9、(c)PD3T7、(d)PD5T5、(e)PD7T3、(f)PD9T1和(g)PD10T0电纺纳米纤维膜的FESEM显微照片。
图3.(a)溶液射流内的电荷与其表面电荷之间的不平衡静电力,以及(b)在溶液射流上形成富聚合物和富溶剂区域的示意图。
图4.在1kV放大下制备的(a)PD0T10、(b)PD1T9、(c)PD3T7、(d)PD5T5、(e)PD7T3、(f)PD9T1和(g)D10T0电纺纳米纤维膜的FESEM图像,以及显示各纳米纤维膜纤维直径分布的饼图。
图5.PSF纳米纤维膜的拉伸强度。
图6.PSF纳米纤维膜的表面接触角显微照片。
图7.PSF纳米纤维膜的纯水通量。
图8.制备的电纺PSF膜对磷酸盐的吸附。