【摘 要】
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科技与工业的快速发展给人们带来了巨大的舒适和生活便利的同时也造成了严重的环境问题,在各种环境问题中,废水污染以及与细微颗粒物(PM)相关的空气污染已成为最严重的问题。纤维膜作为一种过滤材料,在空气过滤和废水处理等领域得到了众多应用和发展。静电纺丝工艺作为一种简单而高效,能够直接、连续制备聚合物纳米纤维的方法而受到众多研究者的青睐。首先我们研究了一种可以规模化制备聚合物纳米纤维用于气体过滤的静电纺丝
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科技与工业的快速发展给人们带来了巨大的舒适和生活便利的同时也造成了严重的环境问题,在各种环境问题中,废水污染以及与细微颗粒物(PM)相关的空气污染已成为最严重的问题。纤维膜作为一种过滤材料,在空气过滤和废水处理等领域得到了众多应用和发展。静电纺丝工艺作为一种简单而高效,能够直接、连续制备聚合物纳米纤维的方法而受到众多研究者的青睐。首先我们研究了一种可以规模化制备聚合物纳米纤维用于气体过滤的静电纺丝工艺。细微颗粒物(PM)污染以及2019年暴发的新冠病毒疫情(COVID-19)已经造成了许多严重的公共健康问题,严重影响着人们的正常生活。室内空气保护通常依赖于昂贵和耗能的过滤设备,而通过纱窗直接过滤PM受到越来越多人们的关注。最近,静电纺纳米纤维已成为高效去除PM2.5的空气过滤器。特别是通过被动空气交换(也就是通过窗户自然通风)用于室内空气过滤,这将是非常完美的。然而,要大规模、低成本地将纳米纤维均匀地电纺在纱窗上仍然是一个挑战。在这里,我们制备了一种无针式静电纺丝技术,可以快速、高效地将聚氨酯(TPU)直接电纺在纱窗上,生产率高达1000平方米/天。这种基于TPU纳米纤维的透明空气过滤器具有出色的过滤效率99.654%和通风率3480 mm s-1,可以有效地确保室内空气的质量。其次研究了静电纺纳米纤维膜在膜蒸馏(MD)工艺中的应用。MD是一种热驱动工艺,通常应用于较低的工作温度(40-80°C)和环境压力或很容易实现的真空压力下,已成为海水淡化的首选技术。然而低渗透率是阻碍MD发展的主要因素,因此,隔离膜的选择变得尤为重要。聚四氟乙烯(PTFE)是MD工艺的首选材料,但由于其加工困难,经常制备的PTFE膜是不理想的。在这里,我们制备了一种结合静电纺和烧结方法制备PTFE膜的新策略,即通过烧结PTFE/PVA前驱体表面的PVA纤维得到复合膜。这种复合膜有效地增加了渗透通量,在苛刻的盐水环境(35 g L-1 Na Cl和10 wt%Na OH)下的真空膜蒸馏(VMD)实验中表现良好,经过25小时的操作,渗透通量保持在约34.3 L m-2 h-1,盐截留率稳定在99.98%左右。此外,这种新型复合膜还具有出色的耐腐蚀性、自清洁性能和机械稳定性,显示了这种复合纳米纤维膜在腐蚀性污水处理中的潜在应用。
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