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醋酸纤维素复合纤维膜的结构调控及其过滤性能研究的任务书
任务书
一、选题背景及研究意义
随着环境问题的日益加剧，过滤技术在水处理、污水处理、空气净化等各个领域被广泛应用。目前，国内外学者们在过滤膜研究中广泛应用醋酸纤维素作为材料。然而，纯醋酸纤维素过滤膜的氢键连接结构较松散、疏松，导致其孔径分布极不均匀，过滤性能有限。因此，采用复合材料来改善醋酸纤维素过滤膜的性能是必要的。
本课题拟以醋酸纤维素为主要材料，结合其他有机物、无机物来制备复合纤维膜，实现纤维膜孔隙的有效调控，并对复合纤维膜的物理化学性质及过滤性能进行研究。研究结果可为新型高效过滤材料的开发与应用提供重要参考。
二、研究目标
综合考虑醋酸纤维素的物理化学特性和市场需求，本课题旨在：
1.制备不同比例的醋酸纤维素复合膜。
2.优化醋酸纤维素复合膜的结构和物理化学性质，确定最佳制备工艺参数。
3.研究不同比例的醋酸纤维素复合膜的孔隙结构和过滤性能，并优化其过滤性能。
4.分析其在水处理、污水处理、空气净化等领域中的应用前景。
三、研究内容
1.材料制备：选取适合醋酸纤维素复合膜制备的有机、无机材料，确定复合材料比例和添加量，制备单层醋酸纤维素复合膜。
2.结构调控：使用FTIR、SEM分析工具对材料的结构进行分析，并确定最佳的还原剂、材料浓度、时间、温度等参数，不断优化复合纤维膜的物理化学特性和结构。
3.性能考察：通过物理性能测量和过滤性能测试来研究醋酸纤维素复合膜的孔隙结构和过滤性能，考察不同比例复合膜的最佳制备工艺参数。
4.应用前景：以水处理、污水处理、空气净化等领域为例，对研究成果进行解释分析，并给出建议。
四、研究方案
1.材料制备
根据醋酸纤维素的特性，选择适宜的有机、无机材料，确定复合材料比例和添加量，采用溶液共混方法制备单层复合膜，考察制备过程中物料添加量、配比、溶解温度和时间等关键制备参数对最终膜性能的影响。
2.结构调控
通过FTIR、SEM等分析技术，确定合适的还原剂、材料浓度、时间、温度等参数，以制备具有优良物理化学特性和结构的复合纤维膜。同时，建立既符合制备要求又易于推广的制备工艺参数和流程。
3.性能考察
采用粒度仪、气压差法等物理性能测量和过滤性能测试来研究醋酸纤维素复合膜的孔隙结构和过滤性能，考察不同比例复合膜的最佳制备工艺参数以及其过滤性能与应用潜力。
4.应用前景
以水处理、污水处理、空气净化等领域为例，分析醋酸纤维素复合膜的应用潜力和前景，并提出可行性建议。
五、研究进度安排
1.材料制备——1个月
2.结构调控——4个月
3.性能考察——3个月
4.应用前景——1个月
六、参考文献
[1]魏先林,周洪江,俞建设,王志鹏.醋酸纤维素基纳米材料的合成及其在环境领域的应用[J].化工进展,2018,37(7):2472-2477.
[2]宋天光,陈子文,魏琼,林桂英,胡清华.多互穿形貌的醋酸纤维素复合膜制备、表征与应用[J].浙江大学学报(工学版),2020,54(10):1937-1943.
[3]陆晓星,李春磊,孙力,吴良铎.醋酸纤维素纳米纤维复合膜的制备及其气体和水的过滤卸载性能[J].水处理技术,2021,47(3):105-111.