DOI:10.1016/j.jmst.2020.10.065
吸附技術以其高效、節能、操作方便等優點，在去除染料和細菌等污染物的水體修復中得到了廣泛的應用。某些報道的材料已經實現了染料和細菌的同時去除，但是要獲得令人滿意的吸附量和吸附率仍然是數十年來未實現的目標。在本文中，研究者合成了聚甲基丙烯酸甲酯和季銨鹽兩親性共聚物，然后將其與聚醚砜共混，通過靜電紡絲制備納米纖維膜，從而快速、大量地去除染料和細菌。由于引入了豐富的季銨鹽基團，甲基橙的最大吸附量高達909.8 mg g-1。另外，改性納米纖維膜顯示出良好的可回收性、在惡劣環境下的廣泛應用、選擇性吸附能力和出色的動態去除性能。特別是由于含有豐富的官能團，該膜通過靜電相互作用顯示出對細菌的快速吸附能力。值得注意的是，靜態吸附6分鐘后，對金黃色葡萄球菌或大腸桿菌的清除率可達到93％或90％。此外，在90s內，金黃色葡萄球菌經納米纖維膜過濾的動態去除率達到99.7％，對大腸桿菌可達到98.7％。因此，季銨鹽改性聚醚砜納米纖維膜的制備方法為水修復中染料和細菌的超高吸附容量和超快去除速率開辟了一條新的途徑。
圖1.PESM和PQAM的FTIR（A）和XPS（B）；PESM（C）和PQAM（D）的SEM圖像；PESM（E）和PQAM（F）的納米纖維直徑分布。
圖2.（A）不同初始MO濃度下PQAM的吸附性能；（B）不同初始MO濃度下擬二級吸附模型的線性擬合；對于MO吸附過程，Langmuir模型（C）和Freundlich模型（D）的相應線性圖。
圖3.（A）PQAM在5個循環中對MO的解吸/再吸附的性能；（B）在不同pH的MO溶液中PQAM的靜態吸附量；PQAM對五種不同染料（C）和兩種不同有毒重金屬離子（D）的靜態吸附量。
圖4.（A）MB/MO混合溶液中PQAM對MO的選擇性吸附圖像以及MB和MO的化學結構；（B）MB/MO混合溶液吸附前后的UV-Vis光譜。
圖5.（A）PQAM對MO的動態過濾去除性能；（B）過濾前后MO溶液的UV-vis光譜；（C）5個過濾-再生循環的動態去除性能，以及（D）PQAM從MB/MO混合溶液中選擇性過濾-分離MO。
圖6.（A）與PESM和PQAM孵育3小時后，金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的熒光圖像；（B）在制備的膜表面上活/死金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的相對比例；與PESM和PQAM孵育3小時后，金黃色葡萄球菌（C）和大腸桿菌（D）的SEM圖像。
圖7.吸附實驗中金黃色葡萄球菌（A）和大腸桿菌（B）的瓊脂平板照片；金黃色葡萄球菌（C）和大腸桿菌（D）吸附的偽二級模型；（E）細菌吸附過程的示意圖。
圖8.（A）在3個吸附-解吸循環前后金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的瓊脂平板照片；（B）3個循環內金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的清除率；（C）殺菌、解吸和再循環過程的示意圖；金黃色葡萄球菌（D）和大腸桿菌（E）吸附后和解吸后PQAM的SEM圖像。
圖9.PESM（A）和PQAM（B）過濾金黃色葡萄球菌和大腸桿菌前后的瓊脂平板照片；（C）通過過濾動態去除細菌的清除率；過濾金黃色葡萄球菌（D）和大腸桿菌（E）后，PESM和PQAM的SEM圖像。
微信二維碼
