Page 107 - 《精细化工》2022年第1期

第 1 期 闫佳琪，等: 聚氨酯负载二元氧化物复合纤维膜的制备及其对甲醛的氧化作用 ·97·

1.5.2 复合纤维膜对甲醛溶液氧化性能评价
为便于探究复合纤维膜对甲醛的氧化机理，排
除纤维膜的过滤作用，且更好地控制反应条件，参
照标准 GB/T 15516—1995 进行了溶液体系下不同
光照时间、温度条件下氧化甲醛的代替实验 [11] 。将
与 1.5.1 节中相同质量、面积的 TM/TPU-8%纤维膜
悬挂于 500 mL 的密闭三颈烧瓶中。向烧瓶中注入
5 mL 0.1 mg/L 的甲醛水溶液，塞紧橡胶塞，加热使
溶液完全挥发，同时用碘钨灯照射，控制反应温度
为 0、10、20、30、40 ℃。经不同反应时间后，向
三颈烧瓶中注入重蒸馏水 50 mL，静置 30 min 后，
用离心管收集烧瓶中的溶液。再向离心管中加入 2
mL 配制好的乙酰丙酮溶液后摇匀，置于 60 ℃恒温
水浴中静置 20 min，冷却后通过紫外-可见分光光度
计在 414 nm 波长测得吸光度，依据乙酰丙酮分光光
度法换算得到甲醛转化率 [12] 。将经过不同可见光光
照时间的 TiO 2 、γ-MnO 2 和 TM/TPU-8%纤维膜分别
记为 TiO 2 -Y、γ-MnO 2 -Y 和 TM/TPU-8%-Y，其中 Y
a—0；b—3%；c—5%；d—8%；e—10%
为光照时间（单位 h）。
图 2 不同 TiO 2 和 γ-MnO 2 掺杂量复合纤维膜的 SEM 图
1.5.3 复合纤维膜的循环稳定性能测试 Fig. 2 SEM images of composite nanofibrous membranes
向烧杯中加入与 1.5.1 节中等体积、质量浓度的 with different doping amount of TiO 2 and γ-MnO 2
2
甲醛溶液，将 0.4 g、16 cm 的 TM/TPU-8%纤维膜
置于圆柱管一端，经碘钨灯照射，在 40 ℃的环境中
连续反应 10 次，每次均为 5 h。每次实验完成后向
烧杯中重新注入等量的甲醛溶液。根据空气检测仪
显示的反应前后甲醛的质量浓度计算甲醛转化率。

2 结果与讨论

2.1 表征分析
2.1.1 形貌分析
不同 TiO 2 和 γ-MnO 2 掺杂量复合纤维膜的 SEM
图如图 2 所示。由图 2 可观察到纤维形成连续交叉
的网状，表面相对光滑。TM/TPU-0、TM/TPU-3%、
TM/TPU-5%及 TM/TPU-8%纤维膜中纤维直径分布
较均匀，大约为 290 nm；但当 TiO 2 和 γ-MnO 2 的负
载量增加后，TM/TPU-10%复合纤维膜中出现了明
显的串珠结构，可能是由于 TiO 2 和 γ-MnO 2 掺杂量
的增加使其在纤维内部发生团聚，导致一部分纤维
变粗，纤维均匀度下降 [13] 。
不同 TiO 2 和 γ-MnO 2 掺杂量复合纤维膜的 TEM
图如图 3 所示。由图 3 可知，TiO 2 和 γ-MnO 2 的掺杂
量较少时，粒子在纤维内部分布较为均匀，但随着
TiO 2 和 γ-MnO 2 掺杂量的逐步增加，粒子在纤维内部
团聚加重，部分纤维直径增大，粗细不均。因此，
TiO 2 和 γ-MnO 2 的掺杂量对复合纤维膜过滤甲醛的
效率影响较大，掺杂量少，达不到理想的去除效果； a—0；b—3%；c—5%；d—8%；e—10%
图 3 不同 TiO 2 和 γ-MnO 2 掺杂量复合纤维膜的 TEM 图
掺杂量过多，又会使其在纤维内团聚，不利于氧化 Fig. 3 TEM images of composite nanofibrous membranes
反应的进行。
with different doping amount of TiO 2 and γ-MnO 2