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溶液吹纺制备可生物降解PBS纳米纤维膜用于高效油水分离
2023/4/7 13:53:05 admin

DOI: 10.1016/j.chemosphere.2022.137240

 

纳米纤维油水分离材料正经历迅猛发展,但生产率极低是阻碍其实际应用的主要因素。在这项研究中,使用溶液吹纺(SBS)工艺以较高的产率(27.0g/h每喷嘴)成功制备了可生物降解的聚乙烯琥珀酸(PBS)纳米纤维。所制备的PBS纳米纤维表现出极细的纤维直径(130 nm)和高孔隙率(97.4%)。在没有任何化学修饰或无机/有机杂化的情况下,与传统的有机聚合物基纳米纤维相比,PBS纳米纤维膜显示出优异的吸油能力(最小值:18.7g/g和最大值:38.5g/g)和分离效率(水/油混合物:99.4-99.98%和乳液98.1-99.5%)。在使用后的处理方面,这种可生物降解的纳米纤维膜能够通过水解和生物降解过程回归自然。

 

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图1.(A)不同浓度下PBS溶液的剪切粘度变化。(B)PBS溶液比粘度的浓度依赖性,(C)不同聚合物浓度下的平均纤维直径,不同聚合物浓度下溶液吹纺制备PBS纳米纤维的FE-SEM图像:(D)5%,(E)7%,(F)9%。


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图2.(A)静电纺丝和溶液吹纺的产率比较,(B)各种纳米纤维纺丝方法的产率比较;(C-E)木条上PBS纳米纤维膜的分层;(F)多次折叠/展开循环期间PBS纳米纤维膜的照片。


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图3.(A)照片显示使用纳米纤维(PBS7%)的油吸附过程。(B)纳米纤维对不同种类油的吸附能力。(C)比较各种纤维和膜的吸油能力。(D)使用不同解吸剂时纳米纤维的解吸效率。(E)每根再生纳米纤维的吸油效率。


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图4.(A)油水混合条件下油水分离实验示意图,(B)PBS纳米纤维膜对不同油的通量值。(C)每种油的分离效率。


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图5.(A)油水乳化条件下油水分离实验示意图,(B)不同重复使用次数下的油水分离效率,(C)油水乳液分离实验照片,(D和G,E和H)油水分离前后的乳液照片和所得乳液的光学显微图像,(F和I)分离过程前后的DLS粒度分析结果。


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图6.(A)PBS纳米纤维在pH10条件下的水解行为及其降解速率。(B)碱性条件下PBS纳米纤维的水解机理。(C)PBS纳米纤维在堆肥条件下的生物降解行为及其降解速率。


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