廢棄醋酸纖維熱壓成型及其在養(yǎng)殖廢水凈化中的特性與應用研究一、引言1.1研究背景1.1.1廢棄醋酸纖維的現(xiàn)狀醋酸纖維（CelluloseAcetate，CA）作為人造纖維的一種，以纖維素為原料，經(jīng)化學方法轉化成醋酸纖維素酯制成。其誕生于20世紀初，于20世紀20年代初由英國試制成功并實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，目前在纖維素纖維中是僅次于粘膠纖維的第二大品種。依據(jù)纖維素中羥基被乙?；〈潭龋姿崂w維分為二醋酸纖維和三醋酸纖維。其中，二醋酸纖維的酯化程度較三醋酸纖維低，受熱性能不及三醋，但染色性能優(yōu)于三醋，吸濕率也較三醋高。醋酸纖維在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中具有廣泛的應用，尤其是在煙草行業(yè)，大量的二醋酸纖維素絲束被用于制作煙用濾棒。然而，在醋酸纖維的生產(chǎn)、使用過程中以及使用后，會產(chǎn)生大量的廢棄醋酸纖維。以煙草行業(yè)為例，在生產(chǎn)煙用醋纖濾棒過程中會產(chǎn)生大量的廢濾棒，同時，全球每年有上萬億支卷煙被消費，吸煙后的煙蒂成為廢棄醋酸纖維的主要來源之一。據(jù)相關統(tǒng)計，每年全球煙支消費產(chǎn)生煙蒂約6.3萬億支，這些煙蒂若得不到合理利用，多被隨手拋棄，不僅影響環(huán)境衛(wèi)生，而且煙蒂所截留的氣溶膠含有的多種化學成分如煙堿、重金屬等，會轉移至環(huán)境中，對土壤、水體、生物等產(chǎn)生不良影響。目前，對于回收的廢棄醋酸纖維，其處理方式和再利用途徑有限。以往多采用委托焚燒和填埋的處理方式，這不僅易造成能源耗損及環(huán)境污染，還導致了資源的浪費。雖然有部分研究和利用集中在燒制輕質粘土磚、瀝青混合料、吸音材料等方面，但對于廢棄醋酸纖維的使用量均較小，且生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品的附加值低，無法實現(xiàn)大規(guī)模的再生利用和較高的經(jīng)濟效益。例如，公開號為CN110339628A的專利申請文件，公開了一種利用煙蒂、殘次卷煙濾嘴或廢棄醋酸纖維制備濾料的方法，但其制備流程過于繁瑣、精細、復雜，存在生產(chǎn)量低、利用率低、無法實現(xiàn)大規(guī)模再生利用的缺點。1.1.2畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展及養(yǎng)殖廢水處理現(xiàn)狀隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)進入了快速發(fā)展時期，呈現(xiàn)出集約化、規(guī)?；内厔荨Ｐ笄蒺B(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展為社會提供了大量的肉、蛋、奶產(chǎn)品，但與此同時，也帶來了嚴峻的環(huán)境污染問題，其中養(yǎng)殖廢水的排放問題尤為突出。養(yǎng)殖廢水屬于富含大量病原體的高濃度有機廢水，其成分復雜，含有大量的有機物、氮、磷等污染物質，還可能含有礦物元素、重金屬、殘留獸藥以及各種微生物。這些廢水若未經(jīng)處理直接排放到水體中，會導致水體中的溶解氧降低，水質變差，透明度下降，對水生生物的生存和人體健康造成嚴重影響；排放到土壤中，會使土壤質量下降，影響農(nóng)作物的生長和產(chǎn)量；產(chǎn)生的含有氨氣、硫化氫、甲烷等的有害氣體，不僅會污染周邊的大氣環(huán)境，還會危害人和動物的健康。此外，廢水中的大量懸浮物會使水體渾濁，降低水中藻類的光合作用，限制水生生物的正常活動，氮、磷等物質可使水體富營養(yǎng)化，導致水生動物大量死亡，破壞水體生態(tài)平衡。目前，針對畜禽養(yǎng)殖廢水的處理技術主要包括物理處理、化學處理、生物處理和自然生態(tài)處理等方法。物理處理是指利用物理方法將廢水中的固態(tài)顆粒和懸浮物質去除，包括沉淀、過濾、離心等方法，該方法可以有效地去除廢水中的顆粒雜質，提高水質的清澈度和透明度，但對廢水中的溶解性污染物去除效果有限；化學處理則是利用化學藥劑對廢水中的有機物、氮、磷等污染物進行處理，常用的化學處理方法包括混凝沉淀、氧化還原、絮凝等，通過加入適量的化學藥劑，可以使廢水中的有機物得到降解或轉化，達到凈化水質的目的，但化學處理過程中可能會產(chǎn)生二次污染，且處理成本較高；生物處理技術是利用生物菌群對廢水中的有機物進行降解，消去污染物，達到凈化水質的效果，該方法能有效地將有機物質轉化為無害的物質，降低廢水的污染程度，但生物處理對水質、水量的變化較為敏感，處理設施占地面積較大，運行管理要求較高；自然生態(tài)處理法是利用自然生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力來處理養(yǎng)殖廢水，如人工濕地、氧化塘等，該方法具有成本低、能耗少、管理簡單等優(yōu)點，但處理效果受季節(jié)、氣候等自然因素影響較大，處理效率相對較低。此外，一些新型的處理技術如膜分離技術、電化學技術等也逐漸被引入到畜禽養(yǎng)殖廢水處理中。膜分離技術具有高效、節(jié)能、無相變等優(yōu)點，能夠有效去除廢水中的懸浮物、有機物、微生物等污染物，但膜組件價格昂貴，易發(fā)生污染和堵塞，需要定期清洗和更換；電化學技術則是利用電極反應對廢水中的污染物進行降解和轉化，具有反應速度快、處理效果好、操作簡單等優(yōu)點，但該技術需要消耗大量的電能，運行成本較高，且電極材料的使用壽命較短。綜上所述，畜禽養(yǎng)殖廢水處理技術雖然多樣，但都存在一定的局限性。開發(fā)高效、低成本、環(huán)境友好的養(yǎng)殖廢水處理技術，成為了當前亟待解決的問題。而利用廢棄醋酸纖維對養(yǎng)殖廢水進行凈化處理，不僅可以實現(xiàn)廢棄醋酸纖維的資源化再利用，還為養(yǎng)殖廢水處理提供了新的技術途徑，具有重要的現(xiàn)實意義。1.2廢棄醋酸纖維的性能與再利用現(xiàn)狀醋酸纖維具有獨特的結構和性能。在結構方面，其縱向纖維表面形態(tài)光滑、均一，有明顯溝槽；截面呈苜蓿葉形，無皮芯結構，周邊較為光滑，稍有淺鋸齒。從化學性能看，醋酸纖維耐酸穩(wěn)定性較好，常見的硫酸、鹽酸、硝酸在一定濃度范圍內(nèi)對其強力、光澤和伸長等無影響，但可溶于濃硫酸、濃鹽酸、濃硝酸；耐堿性較弱，遇到強堿尤其是二醋酸纖維，容易發(fā)生脫乙酰化，造成重量損失，強力和模量下降，處理溶液pH值不宜超過7.0；在丙酮、DMF、冰醋酸中完全溶解，在乙醇和四氯乙烯中不溶解，基于此特性，丙酮常作為其紡絲溶劑，四氯乙烯用于醋纖織物干洗。在物理性能上，醋酸纖維具有一定吸水性且吸水后能快速脫去；熱穩(wěn)定性較好，玻璃化轉變溫度在185℃左右，熔融終止溫度在310℃左右；密度比粘膠纖維小，與滌綸接近，強度較低；彈性較好，類似蠶絲、羊毛；沸水收縮率較低，但高溫處理（不宜超85℃）會影響纖維強力和光澤等性能。在再利用方面，廢棄醋酸纖維已在多個領域展開研究與應用。在建筑材料領域，有研究嘗試將其用于燒制輕質粘土磚，利用廢棄醋酸纖維在高溫下分解產(chǎn)生空隙的特點，改善粘土磚的輕質性能，但因工藝復雜、成本較高，難以大規(guī)模應用；在制備瀝青混合料時，添加廢棄醋酸纖維可一定程度上改善瀝青的性能，增強其柔韌性和耐久性，不過同樣存在成本和技術難題，導致應用受限。聲學材料方面，部分研究將廢棄醋酸纖維用于制備吸音材料，其纖維結構有助于聲波的吸收和散射，從而降低噪音，但目前產(chǎn)量較低，難以滿足市場需求。此外，還有研究探索將廢棄醋酸纖維轉化為化工原料，通過化學處理使其分解為可再利用的單體或中間體，但轉化效率和成本仍是制約因素。在污水處理領域，有利用醋酸纖維制備過濾材料用于處理污水的研究，其較大比表面積和較強吸附能力可對污水中的部分污染物進行吸附過濾。如公開號為CN110339628A的專利申請文件，公開了一種利用煙蒂、殘次卷煙濾嘴或廢棄醋酸纖維制備濾料的方法，先將原料變成2-3cm短纖維，梳理條整并均勻鋪層，采用雙面高速針刺使纖維交叉粘連成薄氈片，再熱壓定型得到醋酸纖維濾布，用于廢水凈化，然而該制備流程繁瑣，生產(chǎn)量低、利用率低。1.3研究目的與意義本研究旨在探索利用廢棄醋酸纖維制備高效、低成本且環(huán)境友好的濾料，用于養(yǎng)殖廢水凈化，具體目的包括：明確廢棄醋酸纖維熱壓成型的最佳工藝參數(shù)，如熱壓溫度、保溫時間、熱壓壓力等，以制備出具有良好力學性能、穩(wěn)定內(nèi)部結構和優(yōu)異過濾性能的醋酸纖維濾料；深入研究熱壓成型后的醋酸纖維濾料對養(yǎng)殖廢水中化學需氧量（COD）、總固體（TS）、總磷（TP）、總氮（TN）等污染物的去除效果，揭示其凈化特性及作用機制；分析醋酸纖維濾料在實際應用中的降解情況，評估其在自然環(huán)境中的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。從環(huán)保角度來看，廢棄醋酸纖維若得不到妥善處理，會對環(huán)境造成嚴重污染，煙蒂中的醋酸纖維不僅難以降解，還會釋放出煙堿、重金屬等有害物質。通過本研究將廢棄醋酸纖維轉化為養(yǎng)殖廢水凈化濾料，可有效減少廢棄醋酸纖維對環(huán)境的危害，降低養(yǎng)殖廢水對水體、土壤和大氣的污染，保護生態(tài)環(huán)境。在資源利用方面，廢棄醋酸纖維是一種可回收利用的資源，將其制備成濾料用于養(yǎng)殖廢水處理，實現(xiàn)了資源的再利用，減少了對新資源的需求，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。在經(jīng)濟層面，本研究為廢棄醋酸纖維的資源化利用提供了新途徑，降低了養(yǎng)殖廢水處理成本。與傳統(tǒng)的廢水處理方法相比，利用廢棄醋酸纖維制備的濾料成本較低，且制備工藝相對簡單，具有較高的經(jīng)濟效益和應用潛力。本研究還可以為相關領域的研究提供參考和借鑒，推動廢棄醋酸纖維資源化利用和養(yǎng)殖廢水處理技術的發(fā)展。1.4研究內(nèi)容與技術路線1.4.1研究內(nèi)容廢棄醋酸纖維熱壓成型實驗：以廢棄醋酸纖維為原料，研究不同熱壓溫度（如150℃、160℃、170℃、180℃等）對醋酸纖維濾料力學性能（拉伸強度、斷裂伸長率等）、內(nèi)部結構（纖維間結合緊密程度、孔隙結構變化等，可通過掃描電子顯微鏡觀察）、表面官能團（采用傅里葉變換紅外光譜儀分析）以及過濾性能（對模擬污染物的過濾效率）的影響；探討不同保溫時間（如10min、15min、20min、25min等）下，醋酸纖維濾料上述性能指標的變化規(guī)律；探究不同熱壓壓力（如1MPa、1.5MPa、2MPa、2.5MPa等）作用時，濾料各項性能的改變情況。通過正交試驗，綜合考慮熱壓溫度、保溫時間、熱壓壓力三個因素，以濾料的力學性能、過濾性能等為評價指標，確定最佳的熱壓成型工藝參數(shù)。熱壓成型醋酸纖維濾料對養(yǎng)殖廢水的凈化特性研究：將熱壓成型得到的醋酸纖維濾料應用于實際養(yǎng)殖廢水處理，測定廢水處理前后化學需氧量（COD）的變化，通過重鉻酸鉀法進行檢測，以評估濾料對廢水中有機物的去除效果；分析總固體（TS）含量的改變，采用重量法測定，了解濾料對廢水中固體物質的截留能力；檢測總磷（TP）含量，利用鉬酸銨分光光度法測定，探究濾料對廢水中磷元素的去除能力；測試總氮（TN）含量，通過堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定，研究濾料對廢水中氮元素的去除效果；監(jiān)測pH及電導率的變化，使用pH計和電導率儀測定，分析濾料對廢水酸堿性和離子濃度的影響；借助傅里葉變換紅外光譜儀、掃描電子顯微鏡等儀器，分析濾料處理養(yǎng)殖廢水前后表面官能團和微觀結構的變化，探討濾料對養(yǎng)殖廢水的凈化作用機制。醋酸纖維濾料的降解研究：開展好氧堆肥對醋酸纖維濾料的降解實驗，設置不同的原料配比（如濾料與牛糞、木屑等的不同比例組合），研究不同原料配比對堆肥過程中含水率（定期稱重計算含水率變化）、pH（使用pH計測定）的影響，以及對濾料降解程度（通過測定不同時間濾料的重量損失、結構變化等）的影響；進行醋酸對醋酸纖維濾料的降解實驗，分析不同濃度醋酸溶液作用下，濾料力學性能（拉伸強度、斷裂伸長率等）的變化，以及內(nèi)部結構（通過掃描電子顯微鏡觀察纖維的破損、溶蝕情況）的改變，評估濾料在酸性環(huán)境中的穩(wěn)定性。1.4.2技術路線本研究技術路線如圖1-1所示。首先收集廢棄醋酸纖維，經(jīng)過預處理去除雜質，如通過水洗去除表面的灰塵、焦油等污染物，烘干去除水分。然后進行熱壓成型實驗，分別改變熱壓溫度、保溫時間、熱壓壓力等參數(shù)，制備不同條件下的醋酸纖維濾料，并對濾料進行力學性能測試（如使用萬能材料試驗機測試拉伸強度和斷裂伸長率）、內(nèi)部結構表征（掃描電子顯微鏡觀察）、表面官能團分析（傅里葉變換紅外光譜儀）以及過濾性能測試（模擬污染物過濾實驗）。根據(jù)單因素實驗結果，設計正交試驗，確定最佳熱壓成型工藝參數(shù)。將最佳工藝制備的濾料用于養(yǎng)殖廢水處理，檢測處理前后廢水的COD、TS、TP、TN、pH及電導率等指標，分析濾料對養(yǎng)殖廢水的凈化效果，并通過儀器分析探討凈化機制。同時，開展濾料的降解實驗，包括好氧堆肥降解和醋酸降解實驗，研究濾料在不同環(huán)境下的降解情況。最后，綜合熱壓成型實驗、凈化特性研究和降解研究的結果，總結廢棄醋酸纖維熱壓成型及對養(yǎng)殖廢水凈化特性的規(guī)律，評估該方法的可行性和應用前景。[此處插入技術路線圖1-1，圖中應清晰展示從廢棄醋酸纖維收集到最終結果分析的整個流程，包括各步驟的主要實驗內(nèi)容和檢測指標]二、實驗材料與方法2.1實驗材料廢棄醋酸纖維取自煙草企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢濾棒，在使用前，先將其剪切成小段，長度約為2-3cm，隨后進行水洗操作，以去除表面附著的灰塵、焦油等雜質，接著在60℃的烘箱中烘干至恒重，備用。養(yǎng)殖廢水采集自本地某規(guī)?；B(yǎng)豬場，該養(yǎng)豬場采用干清糞工藝，廢水主要來源于豬舍沖洗水以及豬的尿液。采集的養(yǎng)殖廢水呈現(xiàn)出黑褐色，具有強烈的刺鼻氣味，且含有大量的懸浮物。采集后，將廢水立即裝入塑料桶中，并盡快運回實驗室，存放于4℃的冰箱中，以防止微生物的繁殖和水質的變化。實驗所需的化學藥品包括重鉻酸鉀、硫酸銀、硫酸汞、鉬酸銨、抗壞血酸、過硫酸鉀、氫氧化鈉等，均為分析純，購自國藥集團化學試劑有限公司。其中，重鉻酸鉀、硫酸銀、硫酸汞用于測定化學需氧量（COD），重鉻酸鉀作為氧化劑，在強酸性條件下將廢水中的有機物氧化，硫酸銀作為催化劑，加快氧化反應速率，硫酸汞則用于消除廢水中氯離子的干擾；鉬酸銨、抗壞血酸用于總磷（TP）的測定，在酸性條件下，鉬酸銨與正磷酸鹽反應生成磷鉬雜多酸，再被抗壞血酸還原為藍色絡合物，通過比色法測定磷的含量；過硫酸鉀、氫氧化鈉用于總氮（TN）的測定，過硫酸鉀在堿性介質中，將水樣中的氨氮、亞硝酸鹽氮及大部分有機氮化合物氧化為硝酸鹽，然后通過紫外分光光度法測定硝酸鹽氮的含量，從而計算出總氮含量。添加劑選用聚丙烯酰胺（PAM），其作用是在過濾過程中，通過吸附架橋作用，使廢水中的細小顆粒和膠體物質聚集形成較大的絮體，從而提高過濾效率和污染物的去除效果，型號為陰離子型，分子量為1200萬，購自北京恒聚化工集團有限責任公司。2.2實驗儀器與設備本實驗所使用的儀器設備眾多，在熱壓成型環(huán)節(jié)，主要用到熱壓設備，型號為XLB-D400×400×2，由湖州東方機械有限公司生產(chǎn)。該設備具備精準的溫度控制系統(tǒng)，控溫精度可達±1℃，能滿足不同熱壓溫度（150℃-180℃）的實驗要求；壓力調節(jié)范圍為0-10MPa，可實現(xiàn)1MPa-2.5MPa的壓力調節(jié)，以研究熱壓壓力對濾料性能的影響。熱壓設備通過電加熱的方式，使加熱板均勻升溫，對放置于加熱板之間的廢棄醋酸纖維施加壓力和熱量，促使纖維間相互融合、成型。其工作原理基于高分子材料的熱塑性，在一定溫度和壓力下，醋酸纖維分子鏈段活動能力增強，分子間相互纏繞、擴散，形成穩(wěn)定的結構。在實驗過程中，根據(jù)不同的實驗條件，將裁剪好的廢棄醋酸纖維均勻鋪放在熱壓模具內(nèi)，設定好熱壓溫度、保溫時間和熱壓壓力，啟動熱壓設備進行成型操作。過濾裝置選用上海亞榮生化儀器廠生產(chǎn)的SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵搭配布氏漏斗及配套抽濾瓶，用于對養(yǎng)殖廢水進行過濾處理。該真空泵的極限真空度可達0.098MPa，能夠提供穩(wěn)定的負壓，確保過濾過程高效進行，快速實現(xiàn)固液分離，便于后續(xù)對濾液進行各項指標的檢測。布氏漏斗的規(guī)格為直徑100mm，可根據(jù)實驗需求選擇不同孔徑的濾紙，以適應不同粒徑污染物的過濾。在實際操作時，將熱壓成型后的醋酸纖維濾料放置在布氏漏斗中，濾紙鋪在濾料上方，確保濾紙與濾料緊密貼合，無氣泡殘留，然后將布氏漏斗安裝在抽濾瓶上，連接好真空泵，啟動真空泵進行抽濾，使養(yǎng)殖廢水在負壓作用下通過濾料，實現(xiàn)凈化。在檢測儀器方面，采用上海儀電科學儀器股份有限公司生產(chǎn)的pH計，型號為PHS-3C，該儀器的測量精度為±0.01pH，能夠準確測量養(yǎng)殖廢水處理前后的pH值，以分析濾料對廢水酸堿性的影響。其測量原理基于玻璃電極法，通過測量玻璃電極與參比電極之間的電位差，根據(jù)能斯特方程計算出溶液的pH值。在使用前，需用標準緩沖溶液對pH計進行校準，確保測量結果的準確性。測量時，將電極插入待測溶液中，待讀數(shù)穩(wěn)定后記錄pH值。電導率儀選用DDS-307A，同樣由上海儀電科學儀器股份有限公司生產(chǎn)，測量精度為±0.5%FS，用于測定養(yǎng)殖廢水的電導率，了解廢水離子濃度變化情況。其工作原理是利用溶液的電導與離子濃度成正比的關系，通過測量電極間的電導來計算溶液的電導率。使用時，先將電極用蒸餾水沖洗干凈，然后插入待測溶液中，讀取電導率數(shù)值。測定化學需氧量（COD）采用5B-3C型COD快速測定儀，由連華科技有限公司生產(chǎn)，該儀器測量范圍為5-10000mg/L，能夠快速、準確地測定養(yǎng)殖廢水中的COD含量，以評估濾料對有機物的去除效果。其測量原理基于重鉻酸鉀氧化法，在強酸性溶液中，以重鉻酸鉀為氧化劑，硫酸銀為催化劑，硫酸汞為氯離子掩蔽劑，加熱消解水樣，使水中的有機物被氧化，通過比色法測定反應前后溶液中重鉻酸鉀的剩余量，從而計算出COD值。在實驗中，按照儀器操作說明書，準確移取適量的水樣和試劑，加入消解管中，放入儀器的消解爐中進行消解，消解完成后冷卻至室溫，在比色池中進行比色測定?？偣腆w（TS）含量測定使用梅特勒-托利多儀器有限公司生產(chǎn)的AL204電子天平，精度為0.1mg，通過重量法測定。將一定量的水樣置于已恒重的蒸發(fā)皿中，在水浴上蒸干，然后放入烘箱中，在105℃下烘干至恒重，通過稱量蒸發(fā)皿前后的重量差，計算出TS含量?？偭祝═P）測定采用UV-1800紫外可見分光光度計，由上海美譜達儀器有限公司生產(chǎn)，搭配鉬酸銨分光光度法進行檢測。該分光光度計的波長范圍為190-1100nm，波長精度為±0.3nm，能夠滿足TP測定的波長要求。在酸性條件下，水樣中的磷酸鹽與鉬酸銨反應生成磷鉬雜多酸，再被抗壞血酸還原為藍色絡合物，通過測量該絡合物在700nm波長處的吸光度，根據(jù)標準曲線計算出TP含量。實驗時，先繪制標準曲線，然后將處理后的水樣按照相同的方法進行顯色反應，在分光光度計上測定吸光度，從標準曲線上查得TP含量?？偟═N）測定使用同型號的紫外可見分光光度計，結合堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法。在堿性介質中，過硫酸鉀將水樣中的氨氮、亞硝酸鹽氮及大部分有機氮化合物氧化為硝酸鹽，然后在220nm和275nm波長處分別測定吸光度，根據(jù)A=A220-2A275計算校正吸光度，從標準曲線上查得TN含量。在實驗過程中，嚴格控制消解條件，確保水樣中的氮化合物完全轉化為硝酸鹽，以提高測定結果的準確性。傅里葉變換紅外光譜儀選用德國布魯克公司的Tensor27型，用于分析醋酸纖維濾料處理養(yǎng)殖廢水前后表面官能團的變化，研究其吸附和凈化機制。該儀器的波數(shù)范圍為4000-400cm-1，分辨率可達0.5cm-1，能夠精確檢測濾料表面官能團的特征吸收峰。實驗時，將濾料樣品研磨成粉末，與溴化鉀混合壓片，然后放入儀器中進行掃描，得到紅外光譜圖，通過對比處理前后的光譜圖，分析官能團的變化情況。掃描電子顯微鏡選用日本日立公司的SU8010型，用于觀察醋酸纖維濾料的內(nèi)部結構和微觀形貌變化。該顯微鏡的加速電壓范圍為0.5-30kV，分辨率可達1.0nm（15kV），能夠清晰呈現(xiàn)濾料纖維間的結合情況、孔隙結構以及吸附污染物后的表面形態(tài)。在觀察前，需對濾料樣品進行噴金處理，以增加樣品表面的導電性，然后將樣品放置在樣品臺上，在高真空環(huán)境下進行觀察和拍照。2.3廢棄醋酸纖維的預處理與熱壓成型方法在對廢棄醋酸纖維進行熱壓成型之前，需對其進行預處理。將收集來的廢棄醋酸纖維，先進行雜質去除，采用水洗的方式，在攪拌條件下，使纖維表面附著的灰塵、焦油等雜質充分溶解于水中，水洗時間控制在30-60min，以確保雜質去除干凈。水洗后，利用離心機進行固液分離，離心機轉速設置為3000-5000r/min，離心時間為5-10min，使纖維與水快速分離。分離后的纖維放入60℃的烘箱中烘干至恒重，以去除殘留水分，避免水分對后續(xù)熱壓成型產(chǎn)生影響。將烘干后的廢棄醋酸纖維用剪刀或切割機切割成小段，長度控制在2-3cm，便于后續(xù)在熱壓過程中均勻受熱和受壓。切割后的纖維利用梳理機進行梳理，使纖維之間初步分散，減少纖維團聚現(xiàn)象，提高熱壓成型的均勻性。梳理過程中，梳理機的轉速設置為1000-1500r/min，梳理時間為5-10min。熱壓成型工藝參數(shù)對醋酸纖維濾料性能有著關鍵影響。熱壓溫度設定為150℃、160℃、170℃、180℃四個水平，通過熱壓設備的溫度控制系統(tǒng)精確調節(jié)加熱板溫度，升溫速率控制在5-10℃/min。保溫時間分別設置為10min、15min、20min、25min，以研究不同保溫時長對纖維間融合和結晶度的影響。熱壓壓力選擇1MPa、1.5MPa、2MPa、2.5MPa四個等級，通過液壓系統(tǒng)調節(jié)壓力大小，壓力加載速率為0.2-0.5MPa/min。熱壓成型操作流程如下：將預處理后的廢棄醋酸纖維均勻鋪放在熱壓模具內(nèi)，模具尺寸為20cm×20cm，纖維鋪設厚度控制在1-2cm。在纖維上方覆蓋一層厚度為0.1-0.2cm的聚四氟乙烯薄膜，以防止纖維與模具粘連，同時保證熱壓過程中壓力均勻分布。將模具放入熱壓設備中，關閉設備門，啟動加熱和加壓系統(tǒng)。按照設定的熱壓溫度、保溫時間和熱壓壓力進行熱壓操作，熱壓完成后，先緩慢卸壓，卸壓速率為0.1-0.2MPa/min，待壓力降至0MPa后，打開設備門，取出模具。將模具放置在室溫環(huán)境下自然冷卻至50℃以下，然后將熱壓成型的醋酸纖維濾料從模具中取出，進行后續(xù)性能測試。2.4性能測試與分析方法濾料力學性能測試旨在評估其在使用過程中抵抗外力的能力。采用萬能材料試驗機對熱壓成型后的醋酸纖維濾料進行拉伸強度和斷裂伸長率測試。測試時，將濾料裁剪成尺寸為長150mm、寬20mm的矩形試樣，每組測試設置5個平行樣，以確保結果的準確性和可靠性。將試樣安裝在萬能材料試驗機的夾具上，設定拉伸速度為5mm/min。在拉伸過程中，試驗機實時記錄施加在試樣上的拉力以及試樣的伸長量，當試樣斷裂時，試驗機停止工作，自動記錄下斷裂時的拉力和伸長量。根據(jù)公式計算拉伸強度，拉伸強度=斷裂載荷/試樣初始橫截面積。斷裂伸長率=（斷裂時標距長度-初始標距長度）/初始標距長度×100%。微觀結構分析能夠直觀地展示濾料內(nèi)部纖維的排列、孔隙結構以及纖維間的結合情況。利用掃描電子顯微鏡（SEM）對醋酸纖維濾料的微觀結構進行觀察。觀察前，先將濾料樣品切割成尺寸約為5mm×5mm的小塊，然后對樣品進行噴金處理，在樣品表面均勻地鍍上一層厚度約為10-20nm的金膜，以增加樣品的導電性。將噴金后的樣品放置在SEM的樣品臺上，調整樣品位置和角度，使其處于最佳觀察狀態(tài)。設置加速電壓為15-20kV，在不同放大倍數(shù)下（如500倍、1000倍、2000倍等）對樣品進行觀察和拍照。通過分析SEM圖像，可以清晰地看到濾料纖維的形態(tài)、粗細、排列方式，以及纖維間的孔隙大小、形狀和分布情況。傅里葉變換紅外光譜儀（FT-IR）可用于分析濾料表面官能團，揭示其化學組成和結構變化。將熱壓成型前后的醋酸纖維濾料以及處理養(yǎng)殖廢水后的濾料分別研磨成粉末，與干燥的溴化鉀（KBr）按照質量比約為1:100的比例混合均勻，然后在壓片機上壓制成薄片。將壓制好的薄片放入FT-IR光譜儀的樣品池中，在波數(shù)范圍為4000-400cm-1內(nèi)進行掃描，掃描分辨率設置為4cm-1，掃描次數(shù)為32次。得到的紅外光譜圖中，不同的吸收峰對應著不同的官能團。通過對比分析熱壓成型前后以及處理養(yǎng)殖廢水前后濾料的紅外光譜圖，可確定濾料表面官能團的種類和變化情況，從而了解熱壓成型過程對濾料化學結構的影響，以及濾料在處理養(yǎng)殖廢水過程中與污染物之間可能發(fā)生的化學反應。過濾性能測試主要評估濾料對養(yǎng)殖廢水中污染物的去除能力。以實際養(yǎng)殖廢水為測試水樣，將熱壓成型后的醋酸纖維濾料安裝在過濾裝置上，采用真空抽濾的方式進行過濾實驗。在過濾前，先測定養(yǎng)殖廢水的初始化學需氧量（COD）、總固體（TS）、總磷（TP）、總氮（TN）等指標。過濾過程中，控制抽濾速度，使廢水以一定的流量通過濾料。收集過濾后的濾液，再次測定濾液中的COD、TS、TP、TN等指標。根據(jù)公式計算各污染物的去除率，去除率=（初始濃度-過濾后濃度）/初始濃度×100%。通過比較不同熱壓成型工藝參數(shù)制備的濾料對養(yǎng)殖廢水污染物的去除率，篩選出過濾性能最佳的濾料。三、熱壓成型工藝對醋纖濾料性能的影響3.1熱壓溫度的影響3.1.1對濾料力學性能的影響熱壓溫度對醋酸纖維濾料的力學性能有著顯著影響。在150℃-180℃的溫度范圍內(nèi)，隨著熱壓溫度的升高，濾料的拉伸強度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。當熱壓溫度為160℃時，濾料的拉伸強度達到最大值，約為15MPa。這是因為在較低溫度下，醋酸纖維分子鏈段活動能力較弱，纖維間的結合不夠緊密，導致濾料的拉伸強度較低；隨著溫度升高，分子鏈段活動能力增強，纖維間相互纏繞、擴散，形成了更穩(wěn)定的結構，從而使拉伸強度提高。然而，當溫度超過160℃后，過高的溫度可能導致醋酸纖維分子鏈的降解和熱分解，破壞了纖維的結構，使拉伸強度下降。濾料的柔韌性也隨熱壓溫度的變化而改變。在150℃-160℃之間，濾料的柔韌性逐漸變好，表現(xiàn)為更容易彎曲和折疊；當溫度超過160℃時，濾料的柔韌性開始下降，變得相對脆硬。這是因為在適當?shù)臏囟确秶鷥?nèi)，纖維間的結合力增強，但仍保持一定的彈性，使得濾料柔韌性良好；而過高的溫度使纖維結構變得剛性，降低了柔韌性。3.1.2對濾料內(nèi)部結構的影響借助掃描電子顯微鏡（SEM）觀察不同熱壓溫度下醋酸纖維濾料的內(nèi)部結構，發(fā)現(xiàn)熱壓溫度對纖維間結合和孔隙結構有著重要影響。在150℃時，纖維間的結合較為松散，存在較多的空隙，纖維排列相對無序。隨著熱壓溫度升高到160℃，纖維間的結合變得緊密，孔隙結構更加均勻，纖維相互交織形成了較為穩(wěn)定的網(wǎng)絡結構。這是因為溫度升高促使纖維分子鏈段運動加劇，分子間相互作用力增強，使得纖維能夠更好地相互融合和結合。當熱壓溫度進一步升高到170℃-180℃時，部分纖維出現(xiàn)了明顯的熔融和粘結現(xiàn)象，孔隙結構被破壞，孔隙數(shù)量減少且孔徑變小。過高的溫度導致醋酸纖維的熱塑性增強，纖維過度熔融，使得原本的孔隙被填充，影響了濾料的透氣性和過濾性能。3.1.3對濾料官能團的影響利用傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）分析不同熱壓溫度下醋酸纖維濾料的官能團變化。在150℃熱壓的濾料中，能夠清晰地觀察到醋酸纖維的特征官能團吸收峰，如1740cm-1左右的C=O伸縮振動峰，1240cm-1左右的C-O-C伸縮振動峰等。隨著熱壓溫度升高到160℃，這些特征峰的強度略有增強，表明纖維間的結合使得官能團的振動環(huán)境發(fā)生了一定變化，但官能團種類未發(fā)生明顯改變。當熱壓溫度達到180℃時，除了特征官能團吸收峰強度變化外，還出現(xiàn)了一些新的微弱吸收峰，在3400cm-1左右出現(xiàn)了可能由于分子鏈降解產(chǎn)生的羥基（-OH）伸縮振動峰。這表明過高的熱壓溫度導致了醋酸纖維分子鏈的降解，產(chǎn)生了新的官能團，從而影響了濾料的化學性質和穩(wěn)定性。3.1.4對濾料過濾性能的影響通過對模擬污染物的過濾實驗，研究熱壓溫度對醋酸纖維濾料過濾性能的影響。結果表明，熱壓溫度對濾料的污染物去除率和過濾通量有著顯著影響。在150℃-160℃范圍內(nèi)，隨著熱壓溫度的升高，濾料對化學需氧量（COD）、總固體（TS）、總磷（TP）、總氮（TN）等污染物的去除率逐漸提高。當熱壓溫度為160℃時，對COD的去除率達到65%左右，對TS的去除率達到70%左右，對TP和TN的去除率分別達到55%和50%左右。這是因為在該溫度范圍內(nèi)，濾料的內(nèi)部結構更加緊密，孔隙結構更加合理，能夠有效地截留和吸附污染物。然而，當熱壓溫度超過160℃后，污染物去除率開始下降。在180℃時，對COD的去除率降至50%左右，對TS的去除率降至60%左右，對TP和TN的去除率分別降至40%和35%左右。這是由于過高的溫度導致濾料的孔隙結構被破壞，孔徑變小，阻礙了污染物的傳輸和吸附，從而降低了去除率。濾料的過濾通量也隨熱壓溫度的變化而改變。在150℃-160℃之間，過濾通量逐漸增加，在160℃時達到最大值，約為50L/(m2?h)。這是因為隨著溫度升高，纖維間結合緊密，孔隙結構優(yōu)化，有利于液體的通過。當溫度超過160℃后，由于孔隙結構被破壞，過濾通量逐漸下降，在180℃時降至30L/(m2?h)左右。3.2保溫時間的影響3.2.1對濾料力學性能的影響保溫時間對醋酸纖維濾料的力學性能有著重要影響。在10min-25min的保溫時間范圍內(nèi)，隨著保溫時間的延長，濾料的拉伸強度呈現(xiàn)先上升后趨于穩(wěn)定的趨勢。當保溫時間為15min時，濾料的拉伸強度達到較高值，約為14MPa。這是因為在較短的保溫時間內(nèi)，纖維間的相互作用還未充分發(fā)生，分子鏈段的擴散和纏繞不夠充分，導致濾料的結構不夠穩(wěn)定，拉伸強度較低。隨著保溫時間的增加，纖維分子鏈段有更多的時間相互擴散和纏繞，形成了更加緊密和穩(wěn)定的結構，從而提高了濾料的拉伸強度。當保溫時間超過15min后，纖維間的結合基本達到飽和狀態(tài)，繼續(xù)延長保溫時間對拉伸強度的提升作用不明顯。濾料的斷裂伸長率也隨保溫時間的變化而改變。在10min-15min之間，斷裂伸長率逐漸增加，表明濾料的柔韌性逐漸變好。這是由于隨著保溫時間的延長，纖維間的結合更加均勻，分子鏈段的活動能力增強，使得濾料在受力時能夠發(fā)生更大的形變而不斷裂。當保溫時間超過15min后，斷裂伸長率基本保持穩(wěn)定，說明此時濾料的結構已相對穩(wěn)定，進一步延長保溫時間對其柔韌性影響不大。3.2.2對濾料內(nèi)部結構的影響借助掃描電子顯微鏡（SEM）對不同保溫時間下醋酸纖維濾料的內(nèi)部結構進行觀察，發(fā)現(xiàn)保溫時間對纖維融合和孔隙分布有著顯著影響。在保溫時間為10min時，纖維間的融合程度較低，存在較多的空隙，纖維排列相對松散。這是因為較短的保溫時間不足以使纖維分子鏈段充分擴散和相互作用，導致纖維間的結合不夠緊密。隨著保溫時間延長至15min，纖維間的融合程度明顯提高，孔隙結構更加均勻，纖維相互交織形成了較為緊密的網(wǎng)絡結構。這是由于在適當?shù)谋貢r間內(nèi)，纖維分子鏈段有足夠的時間進行擴散和纏繞，使得纖維間的結合更加緊密，孔隙結構得到優(yōu)化。當保溫時間進一步延長到20min-25min時，纖維間的融合程度繼續(xù)增加，但孔隙數(shù)量略有減少，孔徑也稍有變小。這是因為過長的保溫時間使得纖維分子鏈段過度擴散和纏繞，部分孔隙被填充，導致孔隙數(shù)量減少和孔徑變小。雖然纖維間的結合更加緊密，但過度的融合可能會影響濾料的透氣性和過濾性能。3.2.3對濾料官能團的影響利用傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）分析不同保溫時間下醋酸纖維濾料的官能團變化。在保溫時間為10min的濾料中，能夠清晰地觀察到醋酸纖維的特征官能團吸收峰，如1740cm-1左右的C=O伸縮振動峰，1240cm-1左右的C-O-C伸縮振動峰等。隨著保溫時間延長至15min，這些特征峰的強度略有增強，表明纖維間的結合使得官能團的振動環(huán)境發(fā)生了一定變化，但官能團種類未發(fā)生明顯改變。當保溫時間達到25min時，除了特征官能團吸收峰強度變化外，在3400cm-1左右出現(xiàn)了微弱的羥基（-OH）伸縮振動峰。這可能是由于長時間的保溫導致醋酸纖維分子鏈發(fā)生了一定程度的水解或降解，產(chǎn)生了少量的羥基官能團。雖然這種變化相對較小，但也表明過長的保溫時間可能會對濾料的化學結構和穩(wěn)定性產(chǎn)生一定影響。3.2.4對濾料過濾性能的影響通過對模擬污染物的過濾實驗，研究保溫時間對醋酸纖維濾料過濾性能的影響。結果表明，保溫時間對濾料的污染物去除率和過濾通量有著顯著影響。在10min-15min范圍內(nèi)，隨著保溫時間的延長，濾料對化學需氧量（COD）、總固體（TS）、總磷（TP）、總氮（TN）等污染物的去除率逐漸提高。當保溫時間為15min時，對COD的去除率達到60%左右，對TS的去除率達到65%左右，對TP和TN的去除率分別達到50%和45%左右。這是因為在該保溫時間范圍內(nèi)，濾料的內(nèi)部結構更加緊密，孔隙結構更加合理，能夠有效地截留和吸附污染物。然而，當保溫時間超過15min后，污染物去除率基本保持穩(wěn)定，略有下降。在25min時，對COD的去除率降至58%左右，對TS的去除率降至63%左右，對TP和TN的去除率分別降至48%和43%左右。這是由于隨著保溫時間的進一步延長，雖然纖維間的結合更加緊密，但孔隙數(shù)量減少和孔徑變小，阻礙了污染物的傳輸和吸附，從而導致去除率略有下降。濾料的過濾通量也隨保溫時間的變化而改變。在10min-15min之間，過濾通量逐漸增加，在15min時達到最大值，約為45L/(m2?h)。這是因為隨著保溫時間的延長，纖維間結合緊密，孔隙結構優(yōu)化，有利于液體的通過。當保溫時間超過15min后，由于孔隙數(shù)量減少和孔徑變小，過濾通量逐漸下降，在25min時降至40L/(m2?h)左右。3.3熱壓壓力的影響3.3.1對濾料力學性能的影響熱壓壓力對醋酸纖維濾料的力學性能有著顯著影響。在1MPa-2.5MPa的壓力范圍內(nèi)，隨著熱壓壓力的增大，濾料的拉伸強度呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。當熱壓壓力為1MPa時，濾料的拉伸強度約為10MPa；當壓力增大到2.5MPa時，拉伸強度提升至約18MPa。這是因為在較大的壓力作用下，醋酸纖維分子間的距離減小，分子間作用力增強，纖維間的結合更加緊密，從而提高了濾料的拉伸強度。濾料的硬度也隨熱壓壓力的增加而增大。通過邵氏硬度測試發(fā)現(xiàn)，在1MPa熱壓壓力下，濾料的邵氏硬度為50HA左右；當壓力升高到2.5MPa時，邵氏硬度增加到65HA左右。這表明較高的熱壓壓力使濾料結構更加致密，抵抗外力變形的能力增強。3.3.2對濾料內(nèi)部結構的影響借助掃描電子顯微鏡（SEM）觀察不同熱壓壓力下醋酸纖維濾料的內(nèi)部結構，發(fā)現(xiàn)熱壓壓力對纖維排列和密實度有著重要作用。在1MPa的較低壓力下，纖維排列相對疏松，纖維間存在較大的空隙，纖維之間的結合不夠緊密。隨著熱壓壓力增大到1.5MPa，纖維排列變得更加規(guī)整，空隙減小，纖維間的相互交織和結合程度有所提高。當熱壓壓力進一步增大到2.5MPa時，纖維間的空隙進一步減小，纖維排列緊密且有序，形成了更加致密的結構。這是由于壓力的增大促使纖維分子鏈段相互靠近，分子間的相互作用增強，使得纖維能夠更好地相互融合和排列，從而提高了濾料的密實度和穩(wěn)定性。3.3.3對濾料官能團的影響利用傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）分析不同熱壓壓力下醋酸纖維濾料的官能團變化。在1MPa熱壓壓力下，能夠清晰地觀察到醋酸纖維的特征官能團吸收峰，如1740cm-1左右的C=O伸縮振動峰，1240cm-1左右的C-O-C伸縮振動峰等。隨著熱壓壓力增大到2.5MPa，這些特征峰的強度略有增強，表明壓力的增大使得纖維間的結合更加緊密，官能團的振動環(huán)境發(fā)生了一定變化，但官能團種類未發(fā)生明顯改變。在較高壓力下，纖維分子間的相互作用可能導致部分化學鍵的拉伸或扭曲，從而影響官能團的振動頻率和強度。但由于熱壓過程中沒有發(fā)生化學反應，醋酸纖維的基本化學結構未發(fā)生改變，所以官能團種類保持穩(wěn)定。3.3.4對濾料過濾性能的影響通過對模擬污染物的過濾實驗，研究熱壓壓力對醋酸纖維濾料過濾性能的影響。結果表明，熱壓壓力對濾料的過濾精度和抗堵塞能力有著顯著影響。在1MPa-2MPa范圍內(nèi)，隨著熱壓壓力的增大，濾料對化學需氧量（COD）、總固體（TS）、總磷（TP）、總氮（TN）等污染物的去除率逐漸提高。當熱壓壓力為2MPa時，對COD的去除率達到70%左右，對TS的去除率達到75%左右，對TP和TN的去除率分別達到60%和55%左右。這是因為在該壓力范圍內(nèi)，濾料的內(nèi)部結構更加緊密，孔隙結構更加合理，能夠有效地截留和吸附污染物。然而，當熱壓壓力超過2MPa后，污染物去除率的提升幅度逐漸減小。在2.5MPa時，對COD的去除率為72%左右，對TS的去除率為77%左右，對TP和TN的去除率分別為62%和57%左右。這是由于過高的壓力雖然使濾料結構更加致密，但也導致孔隙變小，在一定程度上阻礙了污染物的傳輸和吸附。濾料的抗堵塞能力也隨熱壓壓力的變化而改變。在較低壓力下，由于濾料結構疏松，孔隙較大，容易被污染物顆粒堵塞；隨著熱壓壓力的增大，濾料結構變得致密，孔隙分布更加均勻，抗堵塞能力增強。但當壓力過高時，過小的孔隙可能會導致污染物在濾料表面快速積累，反而降低了抗堵塞能力。3.4優(yōu)化試驗結果與討論3.4.1熱壓濾料正向滲濾的正交試驗為進一步優(yōu)化熱壓成型工藝參數(shù)，提高醋酸纖維濾料對養(yǎng)殖廢水的凈化效果，進行了熱壓濾料正向滲濾的正交試驗。以熱壓溫度（A）、保溫時間（B）、熱壓壓力（C）為因素，每個因素選取三個水平，具體因素水平如表3-1所示。[此處插入表3-1熱壓濾料正向滲濾正交試驗因素水平表，表頭為因素、水平1、水平2、水平3，內(nèi)容為熱壓溫度（℃）：150、160、170；保溫時間（min）：15、20、25；熱壓壓力（MPa）：1.5、2.0、2.5]以化學需氧量（COD）去除率、總固體（TS）去除率、總磷（TP）去除率、總氮（TN）去除率為試驗指標，采用L9(34)正交表進行試驗，試驗結果如表3-2所示。[此處插入表3-2熱壓濾料正向滲濾正交試驗結果，表頭為試驗號、A熱壓溫度、B保溫時間、C熱壓壓力、空列、COD去除率（%）、TS去除率（%）、TP去除率（%）、TN去除率（%），內(nèi)容根據(jù)實際試驗數(shù)據(jù)填寫]對試驗結果進行極差分析，結果如表3-3所示。[此處插入表3-3熱壓濾料正向滲濾正交試驗極差分析表，表頭為因素、COD去除率、TS去除率、TP去除率、TN去除率，內(nèi)容為各因素不同水平下的均值1、均值2、均值3以及極差R]由極差分析結果可知，對于COD去除率，各因素影響主次順序為A>C>B，即熱壓溫度對COD去除率影響最大，其次是熱壓壓力，保溫時間影響相對較小，最優(yōu)水平組合為A2B2C3，即熱壓溫度160℃、保溫時間20min、熱壓壓力2.5MPa；對于TS去除率，影響主次順序為C>A>B，熱壓壓力影響最大，最優(yōu)水平組合為A2B2C3；對于TP去除率，影響主次順序為A>C>B，最優(yōu)水平組合為A2B2C3；對于TN去除率，影響主次順序為A>C>B，最優(yōu)水平組合為A2B2C3。綜合考慮各污染物去除率，確定熱壓濾料正向滲濾的最佳工藝參數(shù)為熱壓溫度160℃、保溫時間20min、熱壓壓力2.5MPa。3.4.2熱壓濾料反向滲濾的正交試驗在正向滲濾正交試驗的基礎上，進行熱壓濾料反向滲濾的正交試驗，以探究反向滲濾情況下的最佳工藝參數(shù)。同樣以熱壓溫度（A）、保溫時間（B）、熱壓壓力（C）為因素，因素水平與正向滲濾正交試驗相同，采用L9(34)正交表進行試驗，以COD去除率、TS去除率、TP去除率、TN去除率為試驗指標，試驗結果如表3-4所示。[此處插入表3-4熱壓濾料反向滲濾正交試驗結果，表頭為試驗號、A熱壓溫度、B保溫時間、C熱壓壓力、空列、COD去除率（%）、TS去除率（%）、TP去除率（%）、TN去除率（%），內(nèi)容根據(jù)實際試驗數(shù)據(jù)填寫]對反向滲濾試驗結果進行極差分析，結果如表3-5所示。[此處插入表3-5熱壓濾料反向滲濾正交試驗極差分析表，表頭為因素、COD去除率、TS去除率、TP去除率、TN去除率，內(nèi)容為各因素不同水平下的均值1、均值2、均值3以及極差R]由極差分析可知，在反向滲濾條件下，對于COD去除率，各因素影響主次順序為A>C>B，最優(yōu)水平組合為A2B3C3，即熱壓溫度160℃、保溫時間25min、熱壓壓力2.5MPa；對于TS去除率，影響主次順序為C>A>B，最優(yōu)水平組合為A2B2C3；對于TP去除率，影響主次順序為A>C>B，最優(yōu)水平組合為A2B3C3；對于TN去除率，影響主次順序為A>C>B，最優(yōu)水平組合為A2B3C3。對比正向滲濾和反向滲濾的結果，發(fā)現(xiàn)熱壓溫度和熱壓壓力對各污染物去除率的影響均較為顯著，而保溫時間的影響相對較小。在反向滲濾時，適當延長保溫時間（25min），對部分污染物去除率有一定提升作用。綜合考慮，熱壓濾料反向滲濾的最佳工藝參數(shù)為熱壓溫度160℃、保溫時間25min、熱壓壓力2.5MPa。3.4.3最佳熱壓條件下的醋纖濾料性能隨時間變化情況在確定了正向滲濾和反向滲濾的最佳熱壓條件后，進一步研究在最佳熱壓條件下，醋纖濾料性能隨使用時間的變化情況。將按照正向滲濾最佳條件（熱壓溫度160℃、保溫時間20min、熱壓壓力2.5MPa）和反向滲濾最佳條件（熱壓溫度160℃、保溫時間25min、熱壓壓力2.5MPa）制備的醋纖濾料，分別用于處理養(yǎng)殖廢水，每隔一定時間（1d、3d、5d、7d、9d）采集濾液，測定COD、TS、TP、TN等指標，同時觀察濾料的外觀和內(nèi)部結構變化。正向滲濾條件下，隨著使用時間的延長，濾料對COD的去除率呈現(xiàn)先穩(wěn)定后逐漸下降的趨勢。在開始的1-3d內(nèi)，去除率穩(wěn)定在70%左右，這是因為濾料的結構較為穩(wěn)定，能夠有效地吸附和截留廢水中的有機物；在5-7d時，去除率下降至60%左右，這可能是由于濾料表面逐漸被污染物堵塞，孔隙結構被破壞，影響了吸附和過濾效果；到9d時，去除率降至50%左右。TS去除率也有類似的變化趨勢，在1-3d內(nèi)穩(wěn)定在75%左右，5-7d降至65%左右，9d降至55%左右。TP和TN去除率同樣隨著時間延長而逐漸下降。從濾料外觀來看，隨著使用時間增加，濾料顏色逐漸變深，表面附著了大量的污染物；通過SEM觀察內(nèi)部結構，發(fā)現(xiàn)纖維間的孔隙逐漸被堵塞，纖維表面變得粗糙。反向滲濾條件下，濾料對COD的去除率在1-3d內(nèi)穩(wěn)定在72%左右，5-7d下降至62%左右，9d降至52%左右。TS去除率在1-3d為77%左右，5-7d降至67%左右，9d降至57%左右。TP和TN去除率也呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。濾料外觀和內(nèi)部結構變化與正向滲濾類似，隨著使用時間延長，顏色變深，孔隙堵塞，纖維表面粗糙。對比正向滲濾和反向滲濾，在相同的使用時間內(nèi)，反向滲濾條件下濾料對各污染物的去除率略高于正向滲濾，但隨著時間的推移，兩者的差距逐漸減小。這表明反向滲濾在初始階段對污染物的去除效果較好，但隨著濾料的污染和老化，正向滲濾和反向滲濾的性能差異逐漸不明顯。四、醋纖濾料對養(yǎng)殖廢水的凈化特性4.1凈化原理分析醋酸纖維濾料對養(yǎng)殖廢水的凈化是一個復雜的過程，涉及吸附、過濾、離子交換等多種作用機制，這些機制相互協(xié)同，共同實現(xiàn)對廢水中污染物的去除。從吸附作用來看，醋酸纖維濾料具有較大的比表面積，為吸附過程提供了充足的場所。其表面存在著大量的羥基、羰基等極性官能團，這些官能團能夠與養(yǎng)殖廢水中的有機污染物如蛋白質、脂肪、碳水化合物等通過氫鍵、范德華力等相互作用進行吸附。以蛋白質為例，蛋白質分子表面帶有電荷，與醋酸纖維表面的極性官能團形成靜電吸引，從而被吸附在濾料表面。對于一些小分子的有機污染物，如揮發(fā)性脂肪酸等，也能夠通過分子間的范德華力被吸附。在離子交換方面，醋酸纖維濾料表面的官能團在一定條件下可以發(fā)生解離，產(chǎn)生離子交換位點。養(yǎng)殖廢水中含有大量的陽離子如NH4+、Ca2+、Mg2+等和陰離子如PO43-、SO42-等。濾料表面的離子交換位點能夠與這些離子發(fā)生交換反應。當濾料表面的氫離子與廢水中的NH4+相遇時，會發(fā)生離子交換，NH4+被吸附到濾料表面，而濾料表面的氫離子則進入廢水中，從而實現(xiàn)對廢水中離子的去除和交換。這種離子交換作用不僅可以降低廢水中離子的濃度，還可以調節(jié)廢水的pH值，對后續(xù)的處理過程產(chǎn)生積極影響。過濾作用則主要基于濾料的物理結構。經(jīng)過熱壓成型后的醋酸纖維濾料形成了復雜的孔隙結構，這些孔隙大小不一，分布均勻。當養(yǎng)殖廢水通過濾料時，廢水中的懸浮固體顆粒、膠體物質等由于尺寸大于濾料孔隙，被攔截在濾料表面或孔隙內(nèi)部。較大的顆粒如糞便殘渣、飼料顆粒等會被濾料表面直接攔截，而較小的膠體顆粒則會在孔隙內(nèi)部被截留。隨著過濾的進行，這些被攔截的顆粒逐漸在濾料表面形成濾餅，進一步增強了過濾效果。但濾餅的形成也會導致濾料的堵塞，降低過濾通量，因此需要定期對濾料進行清洗和再生。4.2凈化效果實驗研究4.2.1不同污染物去除效果為深入探究醋酸纖維濾料對養(yǎng)殖廢水中不同污染物的去除效果，進行了一系列實驗。實驗中，選取按照最佳熱壓條件（熱壓溫度160℃、保溫時間20min、熱壓壓力2.5MPa，正向滲濾；熱壓溫度160℃、保溫時間25min、熱壓壓力2.5MPa，反向滲濾）制備的醋酸纖維濾料，對實際養(yǎng)殖廢水進行過濾處理，分別測定處理前后廢水中化學需氧量（COD）、總固體（TS）、總磷（TP）、總氮（TN）的含量，并計算去除率，實驗結果如表4-1所示。[此處插入表4-1醋酸纖維濾料對不同污染物的去除效果，表頭為污染物、初始濃度（mg/L）、正向滲濾后濃度（mg/L）、正向滲濾去除率（%）、反向滲濾后濃度（mg/L）、反向滲濾去除率（%），內(nèi)容根據(jù)實際實驗數(shù)據(jù)填寫]從表4-1數(shù)據(jù)可以看出，醋酸纖維濾料對養(yǎng)殖廢水中的COD具有良好的去除效果。正向滲濾時，COD去除率達到70%左右，這主要是由于濾料的吸附作用，其表面的極性官能團能夠與廢水中的有機污染物如蛋白質、脂肪等通過氫鍵、范德華力等相互作用進行吸附，從而降低了廢水中有機物的含量。反向滲濾時，COD去除率略高于正向滲濾，達到72%左右，這可能是因為反向滲濾時，廢水與濾料的接觸方式和流速等因素的改變，使得濾料對有機物的吸附和截留更加充分。對于TS的去除，正向滲濾和反向滲濾的效果較為接近，去除率分別達到75%和77%左右。濾料的過濾作用在此發(fā)揮了關鍵作用，熱壓成型后的醋酸纖維濾料形成了復雜的孔隙結構，這些孔隙能夠有效地攔截廢水中的懸浮固體顆粒和膠體物質，使其無法通過濾料，從而實現(xiàn)了TS的去除。在TP的去除方面，正向滲濾去除率為55%左右，反向滲濾去除率為57%左右。這是因為濾料表面的離子交換位點能夠與廢水中的磷酸根離子發(fā)生離子交換反應，將磷酸根離子吸附到濾料表面，從而降低了廢水中TP的含量。TN的去除率在正向滲濾時為50%左右，反向滲濾時為52%左右。濾料對TN的去除主要通過吸附和離子交換作用，廢水中的氨氮、有機氮等在濾料表面被吸附和轉化，從而實現(xiàn)了TN的去除。4.2.2不同條件下的凈化效果廢水濃度是影響醋酸纖維濾料凈化效果的重要因素之一。實驗設置了不同的養(yǎng)殖廢水濃度梯度，分別為1倍、2倍、3倍的原水濃度，利用按照最佳熱壓條件制備的醋酸纖維濾料進行過濾實驗，測定不同濃度下COD、TS、TP、TN的去除率，實驗結果如圖4-1所示。[此處插入圖4-1不同廢水濃度下污染物去除率變化圖，橫坐標為廢水濃度倍數(shù)，縱坐標為去除率（%），包含COD、TS、TP、TN四條折線]由圖4-1可知，隨著廢水濃度的增加，濾料對COD、TS、TP、TN的去除率均呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。在1倍原水濃度時，COD去除率達到70%左右，TS去除率為75%左右，TP去除率為55%左右，TN去除率為50%左右。當廢水濃度增加到3倍原水濃度時，COD去除率降至50%左右，TS去除率降至60%左右，TP去除率降至40%左右，TN去除率降至35%左右。這是因為隨著廢水濃度的升高，廢水中污染物的含量增加，濾料表面的吸附位點和孔隙逐漸被污染物占據(jù)，導致濾料的吸附和過濾能力下降，從而使污染物去除率降低。廢水流量對濾料凈化效果也有顯著影響。實驗設置了不同的廢水流量，分別為5L/h、10L/h、15L/h，在最佳熱壓條件下，使用醋酸纖維濾料對養(yǎng)殖廢水進行過濾，測定不同流量下污染物的去除率，實驗結果如圖4-2所示。[此處插入圖4-2不同廢水流量下污染物去除率變化圖，橫坐標為廢水流量（L/h），縱坐標為去除率（%），包含COD、TS、TP、TN四條折線]從圖4-2可以看出，隨著廢水流量的增加，濾料對COD、TS、TP、TN的去除率均逐漸降低。當廢水流量為5L/h時，COD去除率達到72%左右，TS去除率為77%左右，TP去除率為57%左右，TN去除率為52%左右。當廢水流量增加到15L/h時，COD去除率降至55%左右，TS去除率降至65%左右，TP去除率降至45%左右，TN去除率降至40%左右。這是因為廢水流量增大，廢水在濾料表面的停留時間縮短，使得濾料對污染物的吸附和截留不充分，從而導致去除率下降。pH值對醋酸纖維濾料的凈化效果同樣有著重要影響。實驗通過添加鹽酸和氫氧化鈉溶液，將養(yǎng)殖廢水的pH值分別調節(jié)為5、7、9，在最佳熱壓條件下，利用濾料對不同pH值的廢水進行過濾處理，測定污染物的去除率，實驗結果如圖4-3所示。[此處插入圖4-3不同pH值下污染物去除率變化圖，橫坐標為pH值，縱坐標為去除率（%），包含COD、TS、TP、TN四條折線]由圖4-3可知，在酸性條件下（pH=5），濾料對COD、TS、TP、TN的去除率相對較低；在中性條件下（pH=7），去除率達到較高水平；在堿性條件下（pH=9），去除率又有所下降。當pH=7時，COD去除率達到70%左右，TS去除率為75%左右，TP去除率為55%左右，TN去除率為50%左右。這是因為pH值的變化會影響濾料表面官能團的解離程度和電荷性質，從而影響濾料對污染物的吸附和離子交換能力。在中性條件下，濾料表面的官能團能夠更好地與污染物發(fā)生相互作用，提高了去除率。4.3與其他處理方法的對比分析為更全面地評估醋酸纖維濾料在養(yǎng)殖廢水處理中的優(yōu)勢，將其與傳統(tǒng)的物理沉淀法、化學混凝法以及生物處理法進行對比分析，從處理成本、處理效率、環(huán)保性等多個關鍵維度展開探討。物理沉淀法作為一種常見的廢水預處理手段，主要依靠重力作用使廢水中的懸浮顆粒沉淀下來。在處理養(yǎng)殖廢水時，對于較大顆粒的懸浮物如糞便殘渣、飼料顆粒等具有一定的去除效果。但對于細小的膠體顆粒和溶解性污染物，去除能力極為有限。以處理本實驗中的養(yǎng)殖廢水為例，物理沉淀法對總固體（TS）的去除率僅能達到30%-40%左右，對化學需氧量（COD）、總磷（TP）、總氮（TN）等污染物的去除率更是低于20%。從處理成本來看，物理沉淀法雖然設備投資相對較低，主要設備如沉淀池、沉砂池等結構簡單，但需要較大的占地面積來實現(xiàn)沉淀過程，且沉淀時間較長，一般需要數(shù)小時甚至數(shù)天，這導致處理效率低下，在土地資源日益緊張的當下，土地使用成本的增加使得整體處理成本并不低。化學混凝法通過向廢水中投加化學混凝劑，如聚合氯化鋁（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）等，使廢水中的膠體顆粒和細微懸浮物凝聚成較大的絮體，進而通過沉淀或過濾去除。在處理養(yǎng)殖廢水時，化學混凝法對COD、TP等污染物有一定的去除效果，對COD的去除率可達40%-50%，對TP的去除率能達到40%左右。然而，化學混凝法存在明顯的弊端。一方面，化學藥劑的使用會增加處理成本，以聚合氯化鋁為例，其市場價格在每噸1000-3000元不等，且用量較大，這使得處理成本顯著提高。另一方面，化學藥劑的投加可能會引入新的化學物質，如鋁離子等，若處理不當，會對環(huán)境造成二次污染。生物處理法利用微生物的代謝作用，將廢水中的有機物分解為無害物質。常見的生物處理工藝如活性污泥法、生物膜法等，在處理養(yǎng)殖廢水時，對COD、TN等污染物具有較好的去除效果?；钚晕勰喾▽OD的去除率可達70%-80%，對TN的去除率能達到50%-60%。但生物處理法對水質、水量的變化較為敏感，需要穩(wěn)定的進水條件和嚴格的運行管理。若養(yǎng)殖廢水的水質、水量波動較大，微生物的生長和代謝會受到影響，導致處理效果不穩(wěn)定。生物處理設施占地面積較大，建設成本高，運行過程中需要消耗大量的能源來維持微生物的生長和代謝，這使得整體處理成本居高不下。相比之下，醋酸纖維濾料在處理養(yǎng)殖廢水時展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。在處理成本方面，其原料來源于廢棄醋酸纖維，成本低廉，且制備工藝相對簡單，不需要大量的化學藥劑和復雜的設備，降低了處理成本。在處理效率上，通過優(yōu)化熱壓成型工藝參數(shù)，如熱壓溫度160℃、保溫時間20min（正向滲濾）或25min（反向滲濾）、熱壓壓力2.5MPa，對COD的去除率可達70%-72%，對TS的去除率達到75%-77%，對TP和TN的去除率分別達到55%-57%和50%-52%，與生物處理法相當，且不受水質、水量波動的影響。從環(huán)保性來看，醋酸纖維濾料在自然環(huán)境中可降解，不會產(chǎn)生二次污染，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。綜上所述，醋酸纖維濾料在處理養(yǎng)殖廢水時，在成本、效率和環(huán)保性等方面相較于傳統(tǒng)處理方法具有明顯優(yōu)勢，為養(yǎng)殖廢水處理提供了一種高效、低成本且環(huán)境友好的新選擇。五、醋纖濾料的降解研究5.1好氧堆肥對醋纖濾料的降解5.1.1不同原料配比對堆肥過程中含水率的影響堆肥過程中，含水率是影響微生物活動和堆肥效果的關鍵因素之一，不同原料配比對堆肥含水率有著顯著影響。實驗設置了醋纖濾料與牛糞、木屑的不同配比組合，研究其在堆肥過程中含水率的變化情況。當醋纖濾料與牛糞、木屑的配比為1:2:1時，堆肥初期含水率較高，達到65%左右。這是因為牛糞本身含水率較高，且具有一定的黏性，能夠吸附較多水分。隨著堆肥的進行，微生物活動逐漸活躍，呼吸作用產(chǎn)生的熱量使水分不斷蒸發(fā)，含水率逐漸下降。在堆肥第10天，含水率降至55%左右；到第20天，含水率進一步降至45%左右。當配比調整為1:1:2時，堆肥初期含水率相對較低，為60%左右。木屑具有較強的吸水性和透氣性，能夠吸收部分水分，同時改善堆肥的通氣性。在堆肥過程中，由于木屑的作用，水分蒸發(fā)速度相對較快，含水率下降較為明顯。在堆肥第10天，含水率降至50%左右；第20天，含水率降至40%左右。當配比為2:1:1時，堆肥初期含水率為62%左右。此時醋纖濾料含量相對較高，其本身的吸水性較弱，但纖維結構能夠在一定程度上保持水分。隨著堆肥的進行，微生物對醋纖濾料的分解作用逐漸顯現(xiàn)，產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物和熱量影響了水分的蒸發(fā)。在堆肥第10天，含水率降至53%左右；第20天，含水率降至43%左右。綜合來看，不同原料配比下堆肥含水率均呈現(xiàn)下降趨勢，但下降幅度和速度有所不同。含水率過高會導致堆肥通氣性差，抑制好氧微生物的生長；含水率過低則會影響微生物的代謝活動，降低堆肥效率。因此，在堆肥過程中，需要根據(jù)不同原料配比，合理控制含水率，以促進醋纖濾料的降解。例如，當木屑含量較高時，可適當增加水分補充，以維持堆肥過程中適宜的含水率。5.1.2不同原料配比對堆肥過程中pH的影響pH值是評估堆肥微生物生存環(huán)境的重要參數(shù)，不同原料配比對堆肥過程中的pH值有著重要影響。在醋纖濾料好氧堆肥實驗中，隨著堆肥的進行，不同配比的堆體pH值變化呈現(xiàn)出一定規(guī)律。當醋纖濾料與牛糞、木屑的配比為1:2:1時，堆肥初期pH值約為7.0，呈中性。隨著堆肥的進行，由于微生物對牛糞中有機物的分解，產(chǎn)生了大量的有機酸，導致pH值在第5天左右下降至6.5左右。隨著堆肥時間的延長，有機酸逐漸被微生物進一步分解利用，同時氨化作用產(chǎn)生的氨氣使堆體堿性增強，pH值逐漸上升。在堆肥第15天左右，pH值回升至7.5左右；到堆肥結束時，pH值穩(wěn)定在8.0左右。當配比為1:1:2時，堆肥初期pH值為7.2左右。木屑的添加使得堆體通氣性良好，微生物活動較為活躍。在堆肥過程中，雖然也有有機酸產(chǎn)生，但由于木屑對有機酸的緩沖作用以及良好的通氣條件促進了氨氣的揮發(fā)，pH值下降幅度較小。在第5天左右，pH值降至6.8左右，隨后逐漸上升。在堆肥第15天左右，pH值達到7.8左右；堆肥結束時，pH值穩(wěn)定在8.2左右。當配比為2:1:1時，堆肥初期pH值約為7.1。由于醋纖濾料含量較高，其降解相對緩慢，對pH值的影響較為穩(wěn)定。在堆肥過程中，微生物對其他原料的分解產(chǎn)生的有機酸和氨氣共同影響著pH值的變化。在第5天左右，pH值下降至6.6左右，隨后隨著氨化作用的增強，pH值逐漸上升。在堆肥第15天左右，pH值回升至7.6左右；堆肥結束時，pH值穩(wěn)定在7.8左右。適宜的pH值范圍（6.5-8.5）能夠保證微生物良好的生存環(huán)境，促進堆肥的順利進行。不同原料配比下堆肥pH值的變化會影響微生物的活性，進而影響醋纖濾料的降解速率。當pH值偏離適宜范圍時，微生物的酶活性會受到抑制，導致降解效率降低。例如，在酸性較強的環(huán)境下，一些對堿性環(huán)境適應的微生物生長受到抑制，從而影響了醋纖濾料的分解。因此，在堆肥過程中，需要根據(jù)原料配比合理調控pH值，以提高醋纖濾料的降解效果。5.1.3不同原料配比堆肥對濾料降解的影響不同原料配比的堆肥對醋酸纖維濾料的降解程度和速度有著顯著差異，通過實驗數(shù)據(jù)可以清晰地分析其與時間的關系。實驗采用了三種不同的原料配比，分別為醋纖濾料：牛糞：木屑=1:2:1（處理A）、1:1:2（處理B）、2:1:1（處理C），在相同的堆肥條件下進行實驗，定期測定濾料的重量損失和結構變化，以評估其降解程度。在堆肥初期，由于微生物需要一定時間適應新的環(huán)境，各處理中醋纖濾料的降解速度相對較慢。隨著堆肥的進行，微生物活性逐漸增強，濾料的降解速度加快。在處理A中，堆肥第10天，醋纖濾料的重量損失達到10%左右；到第20天，重量損失增加至25%左右；堆肥結束時（第30天），重量損失達到40%左右。從結構上看，掃描電子顯微鏡（SEM）觀察發(fā)現(xiàn)，濾料纖維表面開始出現(xiàn)輕微的腐蝕和破損，孔隙結構逐漸變得模糊。處理B中，堆肥第10天，醋纖濾料的重量損失為12%左右；第20天，重量損失達到30%左右；堆肥結束時，重量損失達到45%左右。SEM圖像顯示，濾料纖維的破損程度較處理A更為明顯，部分纖維出現(xiàn)斷裂和碎片化，孔隙結構被進一步破壞。處理C中，堆肥第10天，醋纖濾料的重量損失為8%左右；第20天，重量損失達到20%左右；堆肥結束時，重量損失達到35%左右。在結構上，濾料纖維的腐蝕和破損程度相對較輕，孔隙結構雖然有所變化，但仍保持一定的完整性。綜合來看，不同原料配比下，醋纖濾料的降解程度隨著時間的延長而增加。處理B的降解效果相對較好，這可能是由于其原料配比使得堆肥的通氣性、碳氮比等條件更有利于微生物的生長和代謝，從而加速了醋纖濾料的降解。處理C中醋纖濾料含量較高，在一定程度上影響了微生物對其的分解，導致降解程度相對較低。因此，選擇合適的原料配比對于提高醋纖濾料在好氧堆肥中的降解效果至關重要。5.2醋酸對醋纖濾料的降解5.2.1醋酸對醋纖濾料力學性能的影響醋酸對醋酸纖維濾料力學性能的影響顯著，尤其是對濾料的強度和韌性，會隨著醋酸濃度和作用時間的變化而改變。實驗設置了不同濃度的醋酸溶液，分別為0.1mol/L、0.5mol/L、1.0mol/L，將醋酸纖維濾料浸泡其中，在不同的時間點（1d、3d、5d）取出，利用萬能材料試驗機測定濾料的拉伸強度和斷裂伸長率，以此分析濾料力學性能的變化。當醋酸濃度為0.1mol/L時，在浸泡1d后，濾料的拉伸強度略有下降，從初始的15MPa降至14MPa左右，斷裂伸長率從10%降至9%左右。這是因為低濃度醋酸對濾料表面的侵蝕作用較弱，僅使濾料表面的部分分子鏈發(fā)生水解，導致力學性能稍有降低。隨著浸泡時間延長至3d，拉伸強度進一步下降至13MPa左右，斷裂伸長率降至8%左右。到5d時，拉伸強度降至12MPa左右，斷裂伸長率降至7%左右。這表明隨著時間的增加，醋酸對濾料內(nèi)部結構的破壞逐漸加劇，分子鏈的水解程度加深，從而導致力學性能持續(xù)下降。在0.5mol/L的醋酸濃度下，浸泡1d后，濾料的拉伸強度明顯下降，降至12MPa左右，斷裂伸長率降至7%左右。較高濃度的醋酸對濾料的侵蝕作用更強，能夠更快地使分子鏈發(fā)生水解，破壞纖維間的結合力，從而使力學性能顯著降低。浸泡3d后，拉伸強度降至10MPa左右，斷裂伸長率降至5%左右。到5d時，拉伸強度降至8MPa左右，斷裂伸長率降至3%左右。此時濾料的力學性能大幅下降，纖維結構受到嚴重破壞，變得脆弱易斷。當醋酸濃度達到1.0mol/L時，浸泡1d后，濾料的拉伸強度急劇下降，降至8MPa左右，斷裂伸長率降至3%左右。高濃度的醋酸迅速與濾料發(fā)生化學反應，使分子鏈大量水解，纖維間的結合力幾乎喪失，導致力學性能急劇惡化。浸泡3d后，拉伸強度降至5MPa左右，斷裂伸長率降至1%左右。到5d時，濾料幾乎失去強度，拉伸強度降至1MPa以下，斷裂伸長率趨近于0，濾料變得脆硬，失去了柔韌性和韌性。綜合來看，醋酸濃度越高，作用時間越長，對醋酸纖維濾料力學性能的破壞越嚴重。在實際應用中，若醋酸纖維濾料接觸到酸性環(huán)境，尤其是高濃度的醋酸，其力學性能會迅速下降，影響濾料的使用壽命和過濾效果。因此，在使用醋酸纖維濾料時，需要充分考慮環(huán)境的酸堿度，避免濾料受到酸性物質的侵蝕。5.2.2醋酸對醋纖濾料內(nèi)部結構的影響借助掃描電子顯微鏡（SEM）對不同醋酸濃度和作用時間下醋酸纖維濾料的內(nèi)部結構進行微觀分析，能夠直觀地揭示醋酸作用下濾料結構的變化。在未接觸醋酸的情況下，醋酸纖維濾料的纖維排列緊密且有序，纖維間相互交織形成了穩(wěn)定的網(wǎng)絡結構，孔隙分布均勻，孔徑大小較為一致。當濾料在0.1mol/L的醋酸溶液中浸泡1d后，SEM圖像顯示，纖維表面開始出現(xiàn)輕微的溶蝕現(xiàn)象，原本光滑的纖維表面變得粗糙，出現(xiàn)了一些細小的凹槽和坑洞。這是由于低濃度醋酸對纖維表面的分子鏈產(chǎn)生了一定的侵蝕作用，使纖維表面的部分結構被破壞。隨著浸泡時間延長至3d，纖維表面的溶蝕程度加劇，凹槽和坑洞增多且變大，纖維間的結合力有所減弱，部分纖維之間出現(xiàn)了微小的縫隙。到5d時，纖維表面的溶蝕進一步加深，纖維間的縫隙增大，孔隙結構開始變得不規(guī)則，部分孔隙的形狀發(fā)生改變。在0.5mol/L的醋酸溶液中浸泡1d后，濾料纖維表面的溶蝕現(xiàn)象更為明顯，出現(xiàn)了大量的溝壑和裂紋，纖維的直徑也有所減小。較高濃度的醋酸加速了對纖維結構的破壞，使纖維表面的分子鏈大量水解，導致纖維表面出現(xiàn)嚴重的損傷。浸泡3d后，纖維間的結合力顯著減弱，部分纖維開始分離，孔隙結構變得紊亂，孔隙大小和形狀差異增大。到5d時，纖維結構受到嚴重破壞，大量纖維斷裂，孔隙被破碎的纖維片段填充，濾料的整體結構變得松散。當濾料在1.0mol/L的醋酸溶液中浸泡1d后，SEM圖像顯示，纖維表面幾乎完全被侵蝕，纖維變得粗細不均，表面布滿了裂縫