静电纺丝TiO2活性炭复合纳米纤维膜亚甲基蓝硕士论文

1、TiO_2活性炭复合纤维膜的制备、表征及其吸附和光催化再生性能的研究环境工程， 2011， 硕士【摘要】 纳米Ti02因具有较高的光催化活性、良好的化学稳定性、廉价无毒等诸多优异性能,被广泛应用于水处理、空气净化等领域,成为环境材料科学领域的研究热点。本文在活性炭纤维纺丝原料(PAN原液)中掺入由钛酸四丁酯水解凝胶,通过静电纺丝、预氧化、炭化、活化,制备TiO2/活性炭复合纳米纤维膜。采用热重分析(TGA)、红外光谱(FTIR)、X-射线衍射分析(XRD)、表面接触角测定等手段表征了复合纳米纤维膜的物理和化学特性及其在预氧化与炭化阶段的结构变化；以亚甲基蓝(MB)溶液为模拟污染物,考察了TiO

2、2/活性炭复合纳米纤维膜吸附亚甲基蓝的主要因素影响,并对其吸附过程进行动力学研究；自制吸附柱,考察TiO2/活性炭复合纳米纤维膜吸附效果及其在紫外光和太阳光照射下的再生性能。研究结果表明,TiO2/PAN复合纳米纤维膜在预氧化温度为280时,氧化程度适中,纤维内部分子结构变为耐热的梯形结构,后经450炭化阶段,完全转变为TiO2/活性炭复合纳米纤维膜。任意选点,进行能谱分析,Ti含量相近、分布均匀,TiO2负载量大约为TiO2/活性炭复合纳米纤维膜重量的6%。静电纺纤维接触角为135.1°,表现出. 更多还原【Abstract】 Photocatalyst TiO2 has

3、 become a research hot spot in environmental and material field, because of its high photocatalytic activity, chemical stability, low cost, and nontoxicity in water treatment, air purification, etc. Using the photocatalytic of TiO2 nanoparticles with the polymer as carrier, the high photochemical ca

4、talysis and the high selectivity would be suggested, the catalysis efficiency is enhanced very much.TiO2/activated carbon composite nano-membrane were prepared by electrospinning. 更多还原 【关键词】 静电纺丝； TiO2/活性炭复合纳米纤维膜； 亚甲基蓝； 吸附； 再生； 【Key words】 Eletrospinning； TiO2/activated carbon composite nano-me

5、mbrane； Methylene Blue； Adsorption； Regeneration； 摘要 5-7 ABSTRACT 7-8 目录 9-12 第一章 绪论 12-27 1.1 聚丙烯腈基活性炭纤维概况及制备 13-17 1.1.1 活性炭纤维概况 13 1.1.2 聚丙烯腈基活性炭纤维制备工艺 13-15 1.1.3 活性炭纤维的性能与应用 15-17 1.2 静电纺丝制备纳米纤维 17-20 1.2.1 静电纺丝原理 17-18 1.2.2 静电纺丝的特点 18 1.2.3 静电纺丝的影响因素 18-20 1.2.4 静电纺丝技术存在的问题 20 1.3 纳米二氧化钛光催化技术

6、 20-25 1.3.1 TiO_2光催化机理 20-21 1.3.2 影响TiO_2催化性能的因素 21-23 1.3.3 光催化剂的负载及固定化技术 23 1.3.5 纳米TiO_2应用 23-24 1.3.6 纳米TiO_2光催化技术存在问题及发展方向 24-25 1.4 研究内容和创新点 25-27 1.4.1 研究内容 25 1.4.2 研究难点 25 1.4.3 研究创新点 25-27 第二章 实验方法 27-38 2.1 技术路线 27-28 2.2 实验仪器及药品 28-29 2.2.1 实验仪器 28-29 2.2.2 实验药品 29 2.3 实验方法 29-38 2.3.1

7、 静电纺丝 29-30 2.3.2 复合纳米纤维膜的处理 30 2.3.3 复合纳米纤维膜表面性质的测定 30-36 2.3.4 静态吸附实验 36-37 2.3.5 动态吸附实验 37-38 第三章 基于静电纺工艺的复合纳米纤维膜制备与表征 38-60 3.1 静电纺丝液的制备 38-42 3.1.1 纺丝液的制备 39 3.1.2 纺丝液粘度 39-42 3.2 电纺参数对纤维形貌的影响 42-50 3.2.1 质量分数对纤维直径及形态结构的影响 42-44 3.2.2 纺丝液比例对纤维结构的影响 44-46 3.2.3 电压对纤维直径及形态结构的影响 46-48 3.2.4 接收距离对纤

8、维直径及形态结构的影响 48-49 3.2.5 孔径对纤维直径及形态结构的影响 49-50 3.2.6 其它工艺参数对纤维细度的影响 50 3.3 预氧化过程及其参数 50-58 3.3.1 TG分析 50-53 3.3.2 红外分析 53-58 3.4 活化和炭化 58-59 3.5 小结 59-60 第四章 复合纳米纤维膜性能表征 60-74 4.1 吸湿性能 60 4.2 拉伸强度 60-61 4.3 质量损失率 61-62 4.4 TiO_2负载量 62-64 4.5 XRD测试 64 4.6 EDS测试 64-68 4.7 ZETA电位测定 68 4.8 TEM测定 68-69 4.

9、9 BET测定 69-72 4.10 接触角 72 4.11 小结 72-74 第五章 TiO_2/活性炭复合纳米纤维膜吸附性能研究 74-90 5.1 吸附等温线 74-77 5.1.1 吸附平衡时间曲线 74-75 5.1.2 吸附等温曲线 75-77 5.2 不同条件对亚甲基蓝吸附的影响 77-81 5.2.1 初始浓度对吸附速率的影响 77-78 5.2.2 投加量对吸附速率的影响 78-80 5.2.3 温度对吸附速率的影响 80-81 5.2.4 pH值对吸附速率的影响 81 5.3 吸附动力学特性研究 81-88 5.3.1 各种条件下吸附量-时间图 82-83 5.3.2 准一

10、级动力学方程 83-85 5.3.3 准二级动力学方程 85-86 5.3.4 颗粒内扩散方程 86-88 5.4 热力学分析 88-89 5.5 小结 89-90 第六章 TiO_2/活性炭复合纳米纤维膜动态吸附和再生性能研究 90-102 6.1 不同条件下穿透曲线 91-93 6.1.1 不同速率下的吸附效率 91-92 6.1.2 不同速率下的吸附效率 92 6.1.3 不同功率下吸附穿透曲线 92-93 6.2 TiO_2/活性炭复合纳米纤维膜再生 93-95 6.2.1 紫外光再生吸附穿透曲线 93-94 6.2.2 自然光再生吸附穿透曲线 94-95 6.3 再生-红外谱图 95-97 6.3.1 不同浓度下红外谱图 95-96 6.3.2 不同再生时间红外光谱 96-97 6.4 再生-ZETA电位 97-99 6.4.1 不同浓