西北师范大学郭瑞斌&莫尊理Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Aspects：PAN/PEI/Ppy CNM的制备及其去除水溶液中铬离子(VI)的性能

DOI: 10.1016/j.colsurfa.2021.127183

铬（Cr（VI））是严重危害人类健康和环境的重金属之一。开发低成本、制备方法简单、绿色生产以及对环境零污染的高效吸附剂是一个巨大的挑战。本工作采用静电纺丝技术制备了聚丙烯腈/聚乙烯亚胺（PAN/PEI）静电纺丝纳米纤维膜（ENM），然后在PAN/PEI ENM表面化学沉积聚吡咯（Ppy）成功合成了聚丙烯腈/聚乙烯亚胺/聚吡咯（PAN/PEI/Ppy）复合纳米纤维膜（CNM）。PAN/PEI ENM具有较大的比表面积，有助于Ppy在纳米纤维膜表面上更好、更均匀的沉积。扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）图像表明，所制备的PAN/PEI/Ppy CNM形似“苦瓜”，对Cr（VI）具有较高的吸附能力，最大吸附量为368 mg·g-1。经过5次吸附-解吸后，Cr（VI）的去除率达到95％以上。更重要的是，目前市面上的Cr（VI）离子吸附剂是经过复杂化学步骤合成的，会对环境造成二次污染，而静电纺丝工艺充分展示了工业应用的巨大技术优势，包括高效、制备简单、绿色（无有害化学副产物）、成本低以及无二次污染。PAN/PEI/Ppy CNM有望成为一种很有前景的固体吸附剂以去除废水中的Cr（VI）离子。

图1.PAN/PEI/Ppy CNM制备示意图和Cr（VI）去除机理图。

图2.（a）PAN/PEI ENM，（b）PAN/PEI/Ppy-4 CNM的数字照片。

图3.（a）PAN/PEI ENM，（b）（c）（d）PAN/PEI/Ppy-4 CNM的SEM图像。

图4.PAN/PEI/Ppy-4 CNM的TEM图像。

图5.PAN/PEI/Ppy-4 CNM的N2吸附-解吸等温线（a）和孔径分布曲线（b）。

图6.不同膜样品的FT-IR光谱。

图7.PAN/PEI/Ppy-4 CNM吸附Cr（VI）前后的XPS光谱。（a）XPS宽扫描光谱。（b）N1s结合能。（c）O1s结合能。（d）Cr2p结合能。

图8.（a）PAN/PEI/Ppy-4 CNM的pHPZC测定；（b）不同pH下Cr（VI）在水溶液中的分布示意图；（c）pH值对纳米纤维膜吸附的影响；（实验条件：100mg/L Cr（VI），pH=2～7，0.4g/L PAN/PEI/Ppy-4 CNM，吸附时间24h）；（d）PAN/PEI；PAN/Ppy-1；PAN/PEI/Ppy-2；PAN/PEI/Ppy-3；PAN/PEI/Ppy-4；PAN/PEI/Ppy-5纳米纤维膜对Cr（VI）的吸附；（实验条件：100mg/L Cr（VI），0.4g/L纳米纤维膜，pH=2，吸附时间24h）。

图9.（a）时间对PAN/PEI/Ppy-4 CNM吸附的影响（实验条件：100mg/L Cr（VI）,0.4g/L PAN/PEI/Ppy-4 CNM，pH=2，吸附时间为24h。（b）初始浓度对纳米纤维膜吸附铬离子的影响；（实验条件：60-400mg/L Cr（VI），0.4g/L PAN/PEI/Ppy-4，pH=2，吸附时间24h）；（c）PAN/PEI/Ppy-4 CNM去除Cr（VI）的拟一级动力学模型；（d）拟二级动力学模型。（实验条件：100mg/L Cr（VI），0.4g/L纳米纤维膜，pH=2，吸附时间24h）。

图10.利用（a）Langmuir模型和（b）Freundlich模型得到Cr（VI）吸附等温线拟合图。（实验条件：60-400mg/L Cr（VI），0.4g/L PAN/PEI/Ppy CNM，pH=2，室温，吸附时间24h）。

图11.PAN/PEI/Ppy-4 CNM对Cr（VI）的吸附-解吸实验。（实验条件：20mg/L Cr（VI），0.4g/L PAN/PEI/Ppy-4 CNM，pH=2，室温，吸附时间24h）。

文章来源：北京永康乐业公司 //www.biofabrication.cn/

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