本书主要内容包括液喷纺微纳米纤维的优化制备及其对废水中重金属离子的吸附去除、微纳米纤维非织造复合滤材的结构设计及其对PM2.5的过滤防护性能、生态型立体植生护坡土工布的制备关键技术及应用研究。
非织造材料是医疗卫生、环境保护、基础设施建设、工业、农业等领域不可或缺的新型材料。目前，全球人口的快速增长及社会和工业的发展进步给地球生态环境造成了巨大压力，水资源短缺、空气污染和植被破坏等生态环境问题也在日益加剧，健康可持续发展已成为当今世界的发展方向。非织造材料因其独特的三维立体网状结构以及性能好、产量高、成本低、品种多等特点，在环保领域中的应用越来越多，环保产业用纺织品已经成为非织造材料行业的重点发展方向之一。“十四五”期间，我国环保产业用非织造材料将继续围绕大气、水、土壤污染治理三大行动，通过提质增效、补短板、提档次等方式，提升水过滤、空气过滤用非织造材料的性能，扩大生态修复用非织造材料的应用范围。
随着非织造材料生产技术的日益成熟和不断革新，非织造产业将进入一个以超细纤维、纳米纤维等制备技术及应用为代表的新的发展时期。经过近十几年的发展，纳米纤维的制备技术已展现出明显的跨学科技术融合的趋势，以期在改善纳米纤维的质量、提高性能、增加产率以及降低生产成本等方面有所突破。微纳米纤维非织造材料已从概念研发走向市场应用，从高端核心材料应用逐渐向环保防护等领域转移，并逐步取代传统产品材料。因此，对微纳米纤维非织造材料在污水处理、空气过滤以及生态修复等领域的应用进行研究，拓宽纳米非织造材料的应用领域，对非织造产业和环保事业的发展，都具有一定的现实意义。
本书以作者十多年来的研究成果为基础，并参阅了大量国内外相关文献，主要介绍了液喷纺微纳米纤维的优化制备及其对废水中重金属离子的吸附去除、微纳米纤维非织造复合滤材的结构设计及其对PM2.5的过滤防护性能、生态型立体植生护坡土工布的制备关键技术及应用研究。
作者真诚地希望本书的出版能起到抛砖引玉的作用，帮助读者深入了解微纳米纤维非织造材料及其在环保防护领域的应用，促进相关知识的传播和发展，推动相关技术的进步，提升我国的科技创新水平和国际竞争力。然而，受篇幅所限，只能通过本书介绍本人对微纳米纤维非织造材料及其在环保防护领域应用的一隅之见和一些研究工作，无法全面反映国际上此领域的创新思想和优秀研究成果，在此诚恳说明。
在本书所列内容的研究过程中得到了中央高校博士生创新基金项目“气流/电场拉伸纺丝成型机理的研究”（编号：12D10146）、河南省重点研发与推广专项（科技攻关）项目“复合滤材的结构设计及其对PM2.5的防护性能研究”（编号：162102310401）、河南省重点研发与推广专项（科技攻关）项目“生态型立体植生护坡土工布的制备关键技术及应用研究”（编号：192102310495）及中国纺织工业联合会科技指导性计划项目“生态修复用植生护坡土工布的制备关键技术及应用研究”（编号：2018056）等的资助，在此表示衷心的感谢。在本书的形成和编撰过程中，东华大学王新厚教授对课题项目的申报和完成给予了倾心指导和大力支持，河南工程学院的领导、同事和课题组的学生为项目的顺利实施提供了有利实验条件和帮助，曹先仲博士在本书撰写过程中给予了大力支持和帮助，在此一并表示诚挚的谢意。
本书的撰写力图体现系统性、理论性和前沿性，但由于该领域涉及学科较多，新成果和新应用层出不穷，书中难免存在疏漏和不妥之处，敬请同行专家学者及广大读者批评指正。
娄辉清，工学博士，河南工程学院纺织工程学院教师。主要从事功能性与产业用纤维及纺织品的制备和应用基础研究。主持完成省部级科研项目7项，横向科技合作项目3项，公开发表学术论文20多篇，其中SCI/EI收录10篇。
目 录
章 绪论 001
1.1 研究背景 001
1.2 非织造材料的特点及加工工艺 003
1.2.1 非织造材料的特点 003
1.2.2 非织造材料的加工工艺 004
1.3 非织造材料制备方法 004
1.3.1 熔体纺丝 004
1.3.2 熔喷纺丝 005
1.3.3 静电纺丝 006
1.3.4 液喷纺丝 007
1.4 液喷纺微纳米纤维的制备与应用 008
1.4.1 液喷纺丝成型理论 008
1.4.2 液喷纺微纳米纤维的可行性及其工艺 009
1.4.3 液喷纺微纳米纤维的性能及应用 014
1.4.4 液喷纺微纳米纤维的前景展望 022
1.5 微纳米纤维非织造材料在环保防护领域的应用前景 023
1.5.1 水处理领域 023
1.5.2 空气过滤防护领域 025
1.5.3 生态修复领域 026
1.6 主要研究内容 026
参考文献 028
第2章 液喷纺微纳米纤维的优化制备 037
2.1 引言 037
2.2 材料与方法 038
2.2.1 试剂与仪器 038
2.2.2 液喷纺PEO微纳米纤维的制备及其表征 039
2.2.3 单因素预实验确定工艺参数取值范围 039
2.2.4 响应面实验设计与统计分析 039
2.3 结果与讨论 042
2.3.1 Box-Behnken实验设计与结果 042
2.3.2 响应面模型的建立及显著性检验 043
2.3.3 响应曲面图形分析 046
2.3.4 模型验证与工艺条件的优化 049
2.4 小结 051
参考文献 052
第3章 液喷纺微纳米纤维形貌与环形气流场分布和
聚合物射流运动的关联性 055
3.1 引言 055
3.2 材料与方法 056
3.2.1 试剂与仪器 056
3.2.2 液喷纺PAN微纳米纤维的制备 056
3.2.3 液喷纺丝过程中聚合物射流运动的高速摄影 057
3.2.4 液喷环形气体射流场的数值模拟 057
3.3 结果与讨论 061
3.3.1 液喷环形气体射流速度场分析 061
3.3.2 喷嘴几何形状对环形气流场分布的影响 062
3.3.3 气流压力对气流场分布的影响 065
3.3.4 纤维形貌与气流场物理量和聚合物射流运动的关联性分析 065
3.4 小结 073
参考文献 074
第4章 液喷纺PAN微纳米纤维的改性及其对多元体系中
重金属离子的竞争吸附 077
4.1 引言 077
4.1.1 重金属废水的来源和危害 077
4.1.2 重金属废水处理技术 078
4.1.3 微纳米纤维在重金属废水处理中的应用 081
4.2 材料与方法 083
4.2.1 试剂与仪器 083
4.2.2 液喷纺PAN微纳米纤维的制备及表征 084
4.2.3 液喷纺PAN微纳米纤维的改性及表征 084
4.2.4 APAN微纳米纤维膜吸附重金属离子的可行性 084
4.2.5 多元体系的竞争吸附实验 085
4.2.6 分析方法 086
4.3 结果与讨论 086
4.3.1 APAN微纳米纤维膜对一元体系中重金属离子的吸附作用 086
4.3.2 偕胺肟改性液喷纺PAN微纳米纤维的FTIR表征 095
4.3.3 APAN微纳米纤维膜对多元体系中重金属离子的吸附作用 096
4.3.4 多元体系中的竞争吸附 097
4.3.5 多元体系中的竞争吸附机理 102
4.4 小结 110
参考文献 111
第5章 偕胺肟基液喷纺PAN微纳米纤维膜对一元体系中
重金属离子的吸附性能 115
5.1 引言 115
5.2 材料与方法 116
5.2.1 试剂与仪器 116
5.2.2 吸附影响因素实验 116
5.2.3 吸附等温线实验 118
5.2.4 吸附动力学实验 118
5.2.5 吸附热力学实验 119
5.2.6 解吸与重复利用实验 119
5.3 结果与讨论 119
5.3.1 吸附实验影响因素分析 119
5.3.2 吸附等温线 124
5.3.3 吸附动力学 133
5.3.4 吸附热力学 142
5.3.5 解吸与重复利用 143
5.3.6 吸附机理 144
5.4 小结 144
参考文献 145
第6章 非织造复合滤材的结构设计及其对PM2.5的过滤防护性能 149
6.1 引言 149
6.1.1 PM2.5的来源 149
6.1.2 PM2.5的污染现状 150
6.1.3 PM2.5的健康危害 151
6.1.4 PM2.5的防治和日常防护 153
6.1.5 非织造材料在PM2.5防护领域的应用 154
6.2 材料与方法 155
6.2.1 材料与仪器 155
6.2.2 非织造复合滤材结构设计 155
6.2.3 非织造复合滤材性能影响因素 156
6.2.4 非织造复合滤材对PM2.5的防护性能 156
6.3 结果与讨论 157
6.3.1 非织造复合滤材的结构设计 157
6.3.2 非织造复合滤材的性能研究 160
6.3.3 非织造复合滤材对PM2.5的防护性能 164
6.4 小结 168
参考文献 169
第7章 生态型立体植生护坡土工布的制备关键技术及应用 173
7.1 引言 173
7.1.1 国外边坡生态防护技术的研究现状与发展趋势 174
7.1.2 边坡生态防护技术的研究现状与发展趋势 174
7.1.3 非织造材料在边坡生态防护中的应用 175
7.2 材料与方法 176
7.2.1 材料与仪器 176
7.2.2 植生护坡用复合生态土工布的制备 176
7.2.3 植生护坡用复合生态土工布的性能 180
7.2.4 植生护坡用复合生态土工布的应用效果 182
7.3 结果与讨论 183
7.3.1 复合生态土工布的规格和形貌 183
7.3.2 植生护坡用复合生态土工布的性能研究 184
7.3.3 植生护坡用复合生态土工布的应用效果 191
7.4 小结 194
参考文献 195
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