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羽毛纤维聚丙烯熔喷滤芯的制备及其过滤吸附性能
作者:管理员    发布于:2016-01-14 09:50:11    文字:【】【】【

  东华大学学报(自然科学版)羽毛纤维/聚丙烯熔喷滤芯的制备及其过滤吸附性能王洪,田玉翠,陶嘉诚,靳向煜(东华大学纺织面料技术教育部重点,在常规熔喷非织造设备上增加了羽毛喷洒装置,使羽毛纤维均匀加入到熔喷PP纤维中。称取定量的羽毛纤维喂入喷洒装置中,由风机将羽毛纤维按照定的速度均匀吹出,与从熔喷挤出机喷丝孔喷出的PP纤维流混合,集结于横动着的滤芯接收辊上,得到羽毛纤维/PP熔喷滤芯。其中,滤芯中羽毛纤维的质量可通过调节风箱中羽毛纤维的加入量来控制。羽毛纤维/PP熔喷滤芯照片如所示。

  本文制备了羽毛纤维/pp熔喷滤芯a)、改性羽毛纤维/PP熔喷滤芯(2)和纯PP熔喷滤芯(3)共3种滤芯,其结构性能如表1所示。

  表1 3种滤芯的结构性能试样编号T日个不1材2材3材滤芯质量/g羽毛纤维质量分数/滤芯外径/mm滤芯内径/mm滤芯体积密度/(gm-3)3种滤芯制备过程中,选用了相同的熔喷工艺,其中热空气压力为0.46MPa,辊筒的转速和接收辊的横动速度分别为于1和2试样由芯层、中间层和表层构成,其芯层和表层由纯PP构成,中间层是羽毛纤维和PP构成的复合层,故中间层的熔喷工艺不同于芯层和表层,芯层、中间层和表层的接收距离分别为100,300和1.4滤芯动态吸附性能的评价在,该装置主要由压力表、流量计、滤芯装载装置以及潜水泵等组成。将100mg/L的硝酸铅溶液倒入一定容量的容器中,在潜水泵的抽吸作用下,硝酸铅溶液依次经过阀门、压力表1和流量计1后进入滤芯装载装置,溶液从滤芯表面进入滤芯内部,然后从滤芯底端的小孔流出,再依次经过压力表2和流量计2后返回容器中,如此反复循环。经过一段时间的动态循环吸附后,溶液中的Pb2+浓度不断降低,每隔30min取样一次,用电感耦合等离子体发射光谱仪测试试样中Pb2+的质量浓度。

  2结果与分析2.1羽毛纤维对滤芯体积密度的影响体积密度是熔喷滤芯的一个重要参数,滤芯体积密度的大小直接影响滤芯的过滤性能。另外,滤芯的体积密度与熔喷工艺密切相关,尤其受到热空气压力、接收距离、辊筒转速及接收辊横动速度的影响。3种滤芯的体积密度如表1所示。从表1可以看出,羽毛纤维/PP熔喷滤芯和改性羽毛纤维/PP熔喷滤芯的体积密度相差不多,且都大于纯PP滤芯的体积密度。PP纤维和羽毛纤维的体积密度分别为0.9和0.5g/cm3,但其直径相差悬殊,分别为2.2和26 .此外,从可以看出,PP纤维可以很好地黏合羽毛纤维,3种滤芯的结构都较为致密。因此,含有羽毛纤维的滤芯的体积密度大于纯PP熔喷滤芯。当然,可通过调整熔喷工艺参数,生产出不同体积密度的羽毛纤维/PP熔喷滤芯。

  2.2改性羽毛纤维/PP熔喷滤芯与纯PP熔喷滤芯过滤性能的对比1.5滤芯压差-流量的测试用滤芯动态吸附装置(如)测定滤芯的压降-流量,在测试过程中,把混入回路中的空气减少到小。先测定整个回路的压降-流量(即未安装滤芯),逐步增加流量并记录压力差,再逐步减小流量并记录压力差,取递增组和递减组的测试结果的平均值九。安装滤芯,重复上述程序,得到压力差九,则可计算出滤芯的压降(力=如一九),并绘制滤芯的压降-流量曲线。

  6傅里叶红外光谱(FTIR)测试将改性前后的羽毛纤维与KBr混合研磨制成压片,然后采用NicoletNexus670+RamanModule型傅里叶变换红外-拉曼光谱仪测试样品的结构变化,扫描范围为5004000cm-1.用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES,美国Leeman公司Prodigy型)测试溶液中Pb2+的质量浓度,采用体积分数为5的硝酸作为介质。

  压降-流量曲线是滤芯性能的重要考核指标之一。改性羽毛纤维/PP熔喷滤芯与纯PP熔喷滤芯的压降-流量曲线如所示。由可知,改性羽毛纤维/PP熔喷滤芯和纯PP熔喷滤芯的压降和流量呈线性关系,且在相同流量下,改性羽毛纤维/PP熔喷滤芯的压降要比纯PP熔喷滤芯高。这主要是由于改性羽毛纤维/PP熔喷滤芯的体积密度较大,相同流量时受到的阻力比纯PP熔喷滤芯大。

  滤芯大。同时,在动态循环吸附的初始阶段,3种熔喷滤芯的压降皆随时间的增加而增加,之后趋于平缓。这是因为在初级阶段,硝酸铅溶液流经滤芯时要克服滤芯孔隙间的空气压力,随着循环吸附的进行,硝酸铅溶液逐渐充满滤芯的孔隙,随之压降趋于平缓。如果长期循环吸附,将会出现滤芯压降增加现象,则可能是滤芯孔隙被不溶性物质堵塞而引起的。

  2.3熔喷PP纤维和改性前后羽毛纤维对Pb2+吸附性能的对比分别将2g羽毛纤维、改性后羽毛纤维及熔喷PP纤维置于100mg/L的硝酸铅溶液中,放置1h后过滤掉纤维,然后测试硝酸铅溶液中Pb2+的质量浓度,并计算得单位质量纤维的Pb2+吸附量分别为6.11,11. 16和2.14mg/g.PP是一种疏水性聚合物,其分子链中没有亲水性官能团,从而限制了其对Pb2+的吸附能力。发现PP塑料条的Pb2+的吸附量仅为0.1mg/g,远低于熔喷PP纤维。这是因为熔喷PP纤维的直径只有2.2m,相对比表面积较大,有更多的Pb2+吸附位点。本文中改性后羽毛纤维的Pb2+吸附量提高了80,表明改性羽毛纤维的组成或结构发生了变化。改性前后羽毛纤维的红外光谱图如所示。

  从可以看出,2325改性前后羽毛纤维的a螺旋构象和卩斤叠构象的特征峰值无明显变化螺旋构象的特征峰值在1630cm―1附近斤叠构象的特征峰值在1 540cm―1附近,即改性前后羽毛纤维二级结构变化不大。但是,改性前后羽毛纤维中酰胺带的特征峰强度存在一定的差异,即改性前后羽毛纤维中a螺旋构象和折叠构象的相对含A―天然羽毛纤维;B―Na2S25改性羽毛纤维。

  改性前后羽毛纤维的红外光谱图量发生了变化,改性后羽毛角蛋白中的螺旋构象增加,斤叠构象减少。Na2S25的改性处理破坏了蛋白质分子链间的氢键或二硫键,增加了羽毛纤维表面蛋白质大分子链上Pb2+吸附位点,从而提高了羽毛对Pb2+的吸附量。所以,Na2S25改性羽毛纤维的方法是一种可较好地提高羽毛吸附能力的改性方法。

  2.4滤芯对Pb2+的动态吸附效果3种滤芯对Pb2+的动态吸附效果如所示。

  从可以看出,相同时间内,改性羽毛纤维/PP熔喷滤芯的Pb2+吸附量明显高于羽毛纤维/PP熔喷滤芯和纯PP滤芯。在整个动态吸附过程中,羽毛纤维/PP熔喷滤芯和纯PP滤芯对Pb2+的吸附量相差不多,主要是因为羽毛纤维/PP熔喷滤芯的羽毛纤维与PP纤维紧密黏合,使得羽毛纤维的部分吸附位点被覆盖所致。从可以看出,改性羽毛纤维/PP滤芯在前1h对溶液中Pb2+吸附较快,随后变得(下转第224页)降21.53;横向断裂强度为10.OMPa,相比单向断裂强度下降60.32.PP土工布双向拉伸时,纵向断裂强度为4.7MPa,比单向断裂强度上升11.9;横向断裂强度为1.8MPa,相比单向断裂强度上升12.5.

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