DOI:10.3390/molecules25133081
鉛等重金屬污染會造成水資源污染，危害人類生命。研究人員已探索并利用了許多技術來克服這個問題，其中吸附技術是最常見的水處理策略。在這項研究中，通過對聚丙烯腈和西米木質素共混物的靜電紡絲以及隨后的熱處理和酸處理，制備了直徑約300 nm的碳納米纖維、聚丙烯腈（PAN）/西米木質素（SL）碳納米纖維（PAN/SL CNF）和PAN/SL活性碳納米纖維（PAN/SL ACNF），并將其用作吸附劑以去除水溶液中的Pb（II）離子。在PAN/SL共混纖維中摻入可生物降解和可再生的SL可以制備出直徑比PAN小的CNF，但保留CNF的結構。PAN/SL ACNF對Pb（II）離子的吸附量是PAN/SL CNF的三倍。去除率的提高歸因于硝酸處理可形成表面氧化的官能團，從而促進Pb（II）離子的吸附。在吸附劑用量為40 mg、Pb（II）溶液為125 ppm、pH值為5、接觸時間為240分鐘的最佳吸附條件下，其最高去除率達67％，吸附量為524 mg/g。吸附數據符合Langmuir等溫線和擬二級動力學模型，這表明吸附是單層的，并且受吸附位點的可用性支配。通過Langmuir等溫線模型測定的吸附容量為588 mg/g，該研究表明PAN/SL ACNFs作為吸附劑去除水溶液中Pb（II）離子的潛力。
圖1.聚丙烯腈（PAN）納米纖維的SEM顯微照片：（a）2.5％，（b）5％，（c）7.5％，以及（d）10％PAN溶液（放大5000倍）。
圖2.SL、7.5％PAN和不同PAN:SL比例的PAN/SL納米纖維之間的光譜比較。
圖3.PAN/SL納米纖維的SEM顯微照片：（a）50:50，（b）60:40，（c）70:30，（d）80:20和（e）90:10。
圖4.碳化的（a）PAN和（b）PAN/SL納米纖維，穩定的（c）PAN和PAN/SL納米纖維的FTIR光譜。
圖5.（a）穩定后和（b）碳化后（放大5000倍）的PAN納米纖維，（c）穩定后和（d）碳化后（放大10,000倍）的PAN/SL納米纖維以及（e）PAN/SL活化CNF的SEM顯微照片。
圖6.（a）PAN/SL CNFs和（b）PAN/SL ACNFs的FTIR光譜。
圖7.（a）PAN/SL CNFs和（b）PAN/SL ACNFs的N2吸附-解吸等溫線。
圖8.PAN/SL ACNFs的（a）C 1s、（b）O 1s和（c）N 1s光譜。
圖9.PAN/SL CNFs和PAN/SL ACNFs的Pb（II）離子去除率。條件：[Pb（II）]=100mg/L，吸附劑劑量=25 mg，pH=5。
圖10.接觸時間對Pb（II）離子去除率的影響。條件：[Pb（II）]=100 mg/L，吸附劑劑量=40 mg，pH=5。
圖11.吸附劑用量對去除率和吸附容量的影響。條件：[Pb（II）]=100 mg/L，pH=5，接觸時間=120分鐘。
圖12.初始Pb（II）濃度對去除率的影響。條件：pH=5，吸附劑劑量=40 mg，接觸時間=240分鐘。
圖13.pH對Pb（II）離子去除率的影響。條件：吸附劑劑量=40 mg，接觸時間=240分鐘，[Pb（II）]=125 mg/L。
圖14.在不同的初始Pb（II）濃度下：（a）75、（b）100、（c）125、（d）150和（e）175 mg/L，Pb（II）離子在PAN/SL ACNFs上的顆粒內擴散圖。條件：接觸時間=240分鐘，吸附劑劑量=40 mg，pH=5。
