功能化Janus微粒接枝PAN纤维膜的制备及其性能研究

通过离子交换反应,将具有光催化能力的磷钨酸根离子(PW_(12)O_(40)^(3-))引入到Janus微粒上,得到PW_(12)O_(40)^(3-)基聚离子液体修饰的Janus微粒(PILPW-Janus);通过定向水解-缩合作用,用氨基(NH_(2))修饰PILPW-Janus微粒的二氧化硅(SiO_(2))端,得到SiO_(2)端氨基修饰的PILPW-Janus微粒(PILPW-Janus-NH_(2));利用改性聚丙烯腈(PAN)纤维中大量羧基与PILPW-Janus-NH_(2)微粒进行接枝反应,制得多功能PAN纤维膜(PILPW-Janus-NH_(2)@PAN),考察了其油水分离性能及在异相催化体系中的光催化活性。结果表明:制备的PILPW-Janus-NH_(2)@PAN纤维膜对煤油、大豆油、润滑油和甲苯具有较快的吸收速率,10 s即可达到饱和状态,吸附行为符合准一级吸附动力学方程,是一个物理吸附过程;PILPW-Janus-NH_(2)@PAN纤维膜对甲苯/水混合液的分离效率(η)为99.8%,对煤油/水、大豆油/水、润滑油/水混合液的η也可达97.9%以上,具有优异的油水分离性能;在双氧水存在下,氙灯照射60 min,PILPW-Janus-NH_(2)@PAN纤维膜对甲基橙的降解率(D)为100%,重复使用5次后,其对甲基橙的D依然达到98%以上,具有高效的可见光催化降解性能和优异的可重用使用性,在处理含有机溶剂和染料废水方面具有潜在的应用价值。

[BMIM][PF_(6)]改性Janus微粒接枝PAN纤维膜的制备及其吸油性能研究

在碱性条件下,利用正辛醇与聚丙烯腈(PAN)纤维膜发生醇解反应,制得正辛醇改性PAN(C_(8)-PAN)纤维膜,然后将一端带六氟磷酸根阴离子(PF_(6)^(-))、另一端带氨基(NH_(2))基团的雪人状Janus微粒接枝到C_(8)-PAN纤维膜上,制得PF_(6)^(-)离子液体([BMIM][PF_(6)])改性Janus微粒接枝改性PAN纤维膜,研究了改性PAN纤维膜的疏水性能、吸油性能,并对其重复使用性能进行了评价。结果表明:制备的改性PAN纤维膜比表面积为9.95 m^(2)/g,平均孔径为3.414 nm,孔体积为0.050 m^(3)/g,水接触角为142.1°,与PAN纤维膜相比,均明显提高;改性PAN纤维膜对大豆油、润滑油、煤油的吸附速率均较高,5 min内即可达到吸附平衡,平衡吸附倍率分别为22.11、28.06与16.02 g/g,符合准二级吸附动力学方程模型;模拟实际使用环境,在搅拌转速为60 r/min,温度为10℃,盐度为4%的吸油环境下,改性PAN纤维膜对煤油的吸附倍率达到15 g/g;重复使用6次,改性PAN纤维膜仍能保持初始吸附倍率的90%以上。