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納米纖維復合材料的過濾應用

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納米纖維復合材料的過濾應用

發布日期:2019-07-03 作者: 點擊:

轉載自納米纖維及其應用



近年來,隨著工業化進程的持續加快,紡織、金屬加工等行業造成了嚴重的水污染,導致水體中存在大量的重金屬離子和有機污染物,嚴重影響著人們的生活和自然環境,因此迫切需要開發新型多功能、高附加值的過濾材料來應對水污染挑戰。靜電紡絲是一種制造納米纖維的高效技術,靜電紡納米纖維復合過濾材料過濾效率高,與傳統過濾材料相比,其過濾效率提高了70%及以上。相比傳統的過濾材料,靜電紡納米纖維支架具有低克重和高孔隙率、高滲透性以及孔徑可控性,提供了將過濾和吸附的功能結合在一起的平臺,可有效去除污染物;利用納米纖維材料作為過濾材料,能顯著提高吸附能力和過濾效率,從而在過濾領域具有重要的應用價值和前景。


 



靜電紡納米纖維的液體過濾機制


據經典過濾理論可知,納米纖維材料對液體的過濾機制主要有5種。 

攔截效應

微粒在運動過程中與纖維發生相互碰撞,而納米纖維完全貫通的網狀結構和優異的孔隙連通性使微粒與其碰撞的機會增加,可以阻擋微粒的繼續運動,進而將其捕捉于納米纖維膜表面。 

慣性效應

在納米纖維材料吸附微粒的過程中,因為纖維的存在,微粒的正向運動發生了阻礙,由于慣性,微粒會反方向進行運動,但在其反向運動過程中,由于其他正向運動的微粒及阻力的影響,無法保持繼續運動,就會沉積于纖維表面。

靜電吸附

微粒在與納米纖維接觸的過程中,由于摩擦起靜電作用,微粒與納米纖維帶有正負相反電荷而產生吸引,最終微粒被吸附在纖維上。

重力效應

微粒由于自身的重力作用,當重力作用大于阻力作用時,微粒沉積于纖維表面。 

擴散效應

當微粒在運動過程中,基于納米纖維的孔隙,微粒會發生濃度遷移運動,在液體中通過納米纖維的孔隙進而遷移到納米纖維表面,發生沉積。




靜電紡納米纖維復合材料的過濾應用

 

重金屬離子的過濾

靜電紡納米纖維復合材料對于重金屬離子的吸附,近年來已有大量研究,其吸附效率呈明顯升高趨勢,吸附效果顯著改善,對于重金屬離子污染的水體過濾具有很重要的價值。 

有色染料的過濾

有色染料吸附過程中,如何高效地將染料分子吸附到納米纖維膜的表面并使染料分子盡可能少地堵塞纖維膜的孔隙,使吸附效率保持穩定是研究重點也是研究難點。學者們為此進行了大量研究,嘗試多種途徑努力開發出許多新型的對染料分子具有高截留率的納米纖維復合材料。

其他有機化學物質和細菌的過濾

除重金屬離子和有色染料外,水體中的其他一些有機化學物質和細菌對人們的生活也造成嚴重的威脅和危害,目前新一代納米科技的發展對微納米級顆粒的過濾起到了重要的作用,成效也日漸顯著。

 

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