DOI: 10.1002/ep.13498
大氣中顆粒物（PM）、有毒氣體和溫室氣體的分布是造成空氣污染、人類健康問題和全球變暖加劇的原因。傳統的聚合物納米纖維只能去除空氣中的PMs。本研究的目的是探討基于聚丙烯腈（PAN）的雜化納米纖維過濾介質的吸附能力和選擇性，其中以不同百分比的活性炭顆粒作為氣體吸附劑，用于去除氣流中的二氧化硫（SO2）、二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）。借助體積吸附法，在298、323和348K且壓力范圍為0-21bar的條件下，測量了雜化樣品中SO2、CO2和CH4的吸附等溫線。通過對不同工藝參數的優化，采用靜電紡絲工藝制備了平均直徑273nm的均勻PAN納米纖維過濾器（PANNF）。以磷酸為活化劑，通過兩種不同的方法合成了廢茶葉基活性炭（ACs），其中包括采用化學活化法獲得的微米級AC（MAC）和微波輻射能獲得的納米級AC（NAC）。采用電噴霧工藝，使含AC顆粒的均質溶液分散開，從而實現了雜化納米纖維的功能化。研究了NAC和MAC的高低負載量對PANNF表面的影響，以加深對制備樣品的氣體吸附性能的了解。通過圖像分析（ImageJ）、社會科學統計軟件包（SPSS）、掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射（XRD）、傅里葉變換紅外（FT-IR）、能量色散X射線（EDX）和氮氣吸附/解吸等溫線對樣品進行表征。
圖1.吸附容量測試裝置。
圖2.（a和b）AC、（c-e）MAC和（f-h）NAC的SEM圖像。
圖3.（a-c）PAN納米纖維在固定收集器速度下的SEM圖像和（d-f）PAN納米纖維在收集器速度為500rpm時的SEM圖像。
圖4.（a）PANNF/MAC-L，（b和c）PANNF/MAC-H，（d）PANNF/NAC-L和（e和f）PANNF/MAC-H的SEM圖像。
圖5.（a）固定收集器速率和（b）500rpm的收集器速率下的電紡纖維直徑分布。
圖6.（a）MAC和（b）NAC在77K下的氮氣吸附-解吸等溫線。
圖7.（a）AC、（b）MAC和（c）NAC的FT-IR光譜。
圖8.（a）MAC和（b）NAC的XRD圖譜。
圖9.（a）廢茶葉、（b）MAC和（c）NAC的EDX結果。
圖10.在不同溫度下，PANNF@MAC-L和PANNF@MAC-H對SO2、CO2和CH4的吸附性能。
圖11.在不同壓力和298K下，PANNF/MAC-H對SO2/CO2和SO2/CH4的吸附選擇性。
圖12.在不同溫度下，PANNF/NAC-L和PANNF/NAC-H對SO2、CO2和CH4的吸附性能。
圖13.在不同壓力和298K下，PANNF/NAC-H對SO2/CO2和SO2/CH4的吸附選擇性。
圖14.PANNF/NAC-H的SO2循環吸附-解吸容量。
圖15.在三個SO2吸附-解吸循環后PANNF/NAC-H的SEM圖像。
