PP无纺布基静电纺丝膜的制备及其过滤性能的应用研究

作     者：熊凤娟 

作者单位：天津工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张松楠;陈威

授予年度：2023年

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 07[理学] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 070602[理学-大气物理学与大气环境] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0706[理学-大气科学] 

主      题：油雾过滤 壳聚糖气凝胶 纳米纤维膜 不对称润湿性 高效可持续 

摘      要：大气环境状况与我们的生活息息相关,而油雾气溶胶污染在日常生活中非常常见,如烹饪油烟和工业过程中的气体压缩、长距离气体传输、气体密封系统、金属切割等。这些微小的油滴往往会造成健康问题,对下游设备或机器造成损坏,对管道造成腐蚀。随着时代的进步,可持续发展理念深入人心,制备高效低阻可持续的油雾过滤器是必须的。聚结过滤是去除油雾气溶胶中微小液滴有效的方法之一,本文利用非织造布、气凝胶和静电纺丝膜为过滤器的组成材料,制备了三明治结构气凝胶过滤器,并通过单面喷涂的方式进行疏油改性,制备兼具孔径差异和浸润差异的过滤器,并对其影响因素、结构和性能进行了探究、分析和测试。 以聚丙烯无纺布为基底制备聚乙烯醇静电纺丝膜双层过滤器,构造出孔径梯度;采用三乙氧基-1H,1H,2H,2H-十三氟正辛基硅烷为疏油材料,利用简单喷涂的方法进行表面改性,构造浸润梯度。将未处理样PP-PVA(全亲油)与双侧处理样PP-PVA(全疏油)、单侧处理样PP-PVA(PP疏油)和单侧处理样PP-PVA(PVA疏油)进行对比测试分析。结果表明,两层材料均为亲油或疏油时,PP/PVA(上游/下游)和PVA/PP的过滤性能无明显变化,当疏油大孔径在上游,疏油小孔径在下游时,过滤效率较低;对PP-PVA的单侧进行疏油处理,PVA侧为疏油层时,PVA/PP的过滤效率最高,过滤阻力最低。 以材料获取范围广泛、可生物降解的壳聚糖为主要材料,在聚丙烯无纺布上制备壳聚糖气凝胶,并在壳聚糖的另外一侧制备尼龙6静电纺丝膜,对其进行疏油处理,制得兼具孔径差异和浸润差异的三明治结构过滤器。将不同纺丝液浓度和纺丝时间制备的尼龙6静电纺丝膜过滤器进行对比,得出纺丝液浓度为30%、纺丝时间为1 h的尼龙6静电纺丝膜,其过滤效果最好;在优化的参数下,对比了三明治结构过滤器在尼龙6侧油接触角分别为23°、100°和130°的过滤性能,得出接触角为100°时的过滤性能最好,此时其过滤效率可达99.4%,而压降仅为0.5 k Pa,50次循环后仍保持99%的高效率,过滤100次后,其效率仍高达98%。