论文部分内容阅读
泡沫材料因具有密度低、比表面积大、重量轻、隔音、隔热、渗透性好等特性,在组织工程、吸附、催化、生物医学等诸多领域应用广泛。冷冻干燥法制备的聚乙烯醇泡沫因含有大量羟基而容易吸水变形,氧化石墨烯是良好的吸附材料,但制备的泡沫在水中会很快塌陷分散,且分离困难。纤维素和甲壳素是自然界中最丰富的两种多糖,不仅具有来源广、成本低、无毒无污染、好的生物相容性、可降解等特点,而且其纳米纤丝具有高的弹性模量和刚性,是很好的增强材料。本论文通过湿磨和高压均质化处理制备出直径在20-50 nm的纤维素和甲壳素纳米纤丝,利用改进Hummers法制备氧化石墨烯。通过冷冻干燥法分别制备了聚乙烯醇/纤维素纳米纤丝复合泡沫和氧化石墨烯/甲壳素纳米纤丝复合泡沫。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和压缩测试等研究了泡沫材料的形貌、结构与力学性能。此外,对聚乙烯醇复合泡沫进行了吸水测试和生物降解测试,研究了氧化石墨烯复合泡沫在静态吸附和柱吸附实验中的应用。聚乙烯醇复合泡沫的孔隙大小随着纳米纤丝含量的增加而增大,随着冷冻温度的降低和固含量的增大而减小。PC30泡沫压缩强度达到最高的328.5 kPa,吸水测试平衡时,PC60与聚乙烯醇泡沫相比,吸水率从14.70%降到11.38%,体积收缩比从70.7%降到2.4%。经过30天的堆肥生物降解实验,PC60泡沫几乎降解完全。甲壳素纳米纤丝的加入使氧化石墨烯复合泡沫的力学强度从10.5 kPa提高到了24.3 kPa。GO-CNF40泡沫对亚甲基蓝的吸附符合Langmuir吸附模型,最大吸附量为173.3 mg/g。甲壳素纳米纤丝增强的复合泡沫在柱吸附实验后不仅保持尺寸稳定,而且洗脱后能够重复利用。GO-CNF40对亚甲基蓝的去除率在三次循环吸附后依然达到90%左右。此外,又研究了GO-CNF40对甲基橙、Pb(Ⅱ)和对氯苯胺的柱吸附效果,证明甲壳素纳米纤丝增强氧化石墨烯复合泡沫对重金属离子和阳离子型污染物具有较好的吸附效果。