水净化用壳聚糖纤维、醋酸纤维及其纱线的性能研究

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由于壳聚糖纤维具有氨基和羟基等官能团,从而对金属离子具有优异的吸附性,是一种优良的能够应用在水处理领域的绿色纤维。醋酸纤维具有羧基等官能团,对金属离子也具有一定的吸附性,在水处理领域有所应用。壳聚糖纤维和醋酸纤维均具有良好的抑菌性,优异的可降解性能,是一类环保的绿色纤维。壳聚糖纤维和醋酸纤维的纺丝溶剂都是酸性溶液,易于两种纤维一起回收利用。本课题对壳聚糖纤维和醋酸纤维在不同反应条件下的金属吸附性能进行了探究,测试了壳聚糖纤维和醋酸纤维在不同反应条件下对铜离子的吸附性能,再对壳聚糖纤维和醋酸纤维的物理性能测试分析。进一步将不同比例的壳聚糖纤维与醋酸纤维纺制成纱线,对纱线的物理性能、抗菌性能进行了测试分析。最后探讨了壳聚糖纤维与醋酸纤维混纺纱在不同反应条件下的吸附性能,再将纱线缠绕在滤管上,制成水净化用滤芯,对不同反应条件下滤芯对铜离子的过滤效率进行了研究,并探索了过滤机理。具体内容如下:(1)探究了壳聚糖纤维在不同反应条件下对铜离子的吸附效率,在p H为3-5时,吸附性能最优。相比于壳聚糖纤维在p H>7的溶液环境下,壳聚糖纤维在p H<7的环境下具有更好的吸附性能。同时,测试了醋酸纤维在不同反应条件下对铜离子的吸附效率,得到p H为9-13时的吸附性能良好。在温度为15℃-65℃的变化过程中,壳聚糖纤维对铜离子的吸附性能受到温度的影响不明显。醋酸纤维受温度变化的影响也较小。壳聚糖纤维吸附铜离子是壳聚糖纤维官能团中的氨基和羟基所致,而醋酸纤维吸附铜离子是纤维官能团中的羧基所致。(2)测试壳聚糖纤维和醋酸纤维的物理性能,分析了壳聚糖纤维和醋酸纤维物理性能的测试结果,从而为后续纺纱的工艺设计提供依据。结果表明醋酸纤维与壳聚糖纤维相比强力较低,断裂伸长较大,壳聚糖纤维的抗菌性能优于醋酸纤维,壳聚糖纤维的抑菌率为99.3%,醋酸纤维的抑菌率为95.3%。(3)设定了壳聚糖纤维与醋酸纤维的四种比例,将不同配比的壳聚糖纤维与醋酸纤维纺纱,首先测试了纱线的物理性能及抗菌性能,由于醋酸纤维的卷曲率优于壳聚糖纤维,随着醋酸纤维配比的增多,混纺纱的强力增强。纯纺的壳聚糖纤维纱线抑菌率可达99.3%,壳聚糖纤维与醋酸纤维比为70:30的纱线抑菌率为91%。(4)进一步探讨了不同比例的壳聚糖纤维与醋酸纤维混纺纱对铜离子的吸附性能,对比不同配比混纺纱吸附性能的差异,得到壳聚糖纤维与醋酸纤维配比为90:10的吸附性能最好,随着醋酸纤维的增多,对铜离子的吸附性能逐渐降低,在p H的变化过程中(7<p H<13),对铜离子的吸附性能缓慢降低,这主要是壳聚糖纤维的配比多,吸附占据主导所致。(5)最后探究了不同配比纱线对铜离子的过滤效率,得到纯纺的壳聚糖纱线制成的滤芯对铜离子的过滤性能最好,其过滤效率达66.7%,主要是由于在过滤时,铜离子溶液与纤维的接触时间短,未能够充分发生反应,从而使得壳聚糖纤维滤芯的过滤性能低于壳聚糖纤维在吸附时对铜离子的吸附率。
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