東華大學王雪芬Sep. Purif. Technol.：含有大量羧基的PAN/CNS納米纖維膜的制備及其

DOI:10.1016/j.seppur.2020.118216

目前，由可再生生物質的簡單一步水熱碳化反應制備的功能性碳納米球（CNS）因其制備方法簡單、成本低、環保而備受關注。然而，由于難以從水相中回收，CNS的應用受到許多限制。在此，研究者提出了一種簡便、經濟高效且可持續的合成途徑，通過水熱碳化、靜電紡絲和堿活化處理工藝的完美結合制備了一種具有大量羧基的PAN/CNS納米纖維膜（NFM），可有效吸附La3+離子。所制備的具有超高CNS負載（最高70wt％）的PAN/CNS NFMs顯示出良好的柔性和優異的La3+離子吸附量。吸附數據遵循Langmuir等溫線和擬二級動力學模型，根據Langmuir等溫線模型計算得出的La3+離子最大吸附量高達174.5mg/g。此外，還對吸附熱力學進行了探討，結果表明，La3+離子在活化PAN/CNS-70 NFMs上的吸附是一個自發的吸熱過程。同時，活化PAN/CNS-70 NFMs具有良好的可重復使用性，經過三次循環測試后，吸附效率仍保持在90％左右。值得注意的是，這項工作為構建一種經濟高效且環保的納米纖維吸附劑，以高效回收La3+離子提供一種新的策略。

圖1.（A）所制備的功能性CNS的FESEM圖像和（B）TEM圖像；（C）CNS的直徑分布和（D）FTIR光譜。

圖2.（A）具有不同CNS負載的PAN納米纖維膜的典型FESEM圖像：（A）0wt％；（B）30wt％；（C）40wt％；（D）50wt％；（E）60wt％；（F）70wt％。

圖3.（A）具有70wt％CNS負載的PAN納米纖維膜的TEM圖像，（B）經過堿活化處理后具有70wt％CNS負載的PAN納米纖維膜的典型FESEM圖像。

圖4.堿活化處理前后PAN NFMs（a），CNS（b），PAN/CNS-70 NFMs的FTIR光譜。

圖5.pH值對活化PAN/CNS-70 NFMs（CO=200ppm）吸附La3+離子的影響。

圖6.（A）初始濃度對活化PAN/CNS-70 NFMs吸附La3+離子容量的影響。根據Langmuir方程（B）和Freundlich方程（C），La3+離子在活化PAN/CNS-70 NFMs上的吸附等溫線。

圖7.（A）接觸時間對活化PAN/CNS-70 NFMs吸附La3+離子容量的影響。活化PAN/CNS-70 NFMs吸附La3+離子的偽一階動力學模型（B）和偽二階動力學模型（C）。

圖8.（A）溫度對活化PAN/CNS-70 NFMs吸附La3+離子的影響；（B）活化PAN/CNS-70 NFMs吸附La3+離子的熱力學。

圖9.（A）活化PAN/CNS-70 NFMs在四個吸附-解吸循環中對La3+離子的再生率，（B）活化PAN/CNS-70 NFMs在四個吸附-解吸循環后的FESEM圖像。

圖10.（A）吸附La3+離子之前（a）和之后（b）,活化PAN/CNS-70 NFMs的FTIR光譜，（B）活化PAN/CNS-70 NFMs上La3+離子的可能吸附過程。