J. Mol. Liq.：電紡PAN-GO-Fe3O4納米纖維膜的制備及其去除水中Cr（VI）的性能

2021-01-28 易絲幫

DOI: 10.1016/j.molliq.2021.115364

石墨烯基納米復合材料粉體在水處理領域具有巨大的應用潛力。然而，主要的挑戰是將這些粉末材料從處理過的水中分離出來，否則可能會導致環境污染。在這項工作中，采用簡便的靜電紡絲技術，在保持針與收集器的距離為15cm，溶液流速為1mL/h，外加直流電壓為15kV的條件下，制備了氧化石墨烯（GO）和Fe3O4納米粒子包埋的聚丙烯腈（PAN）納米纖維膜（PAN-GO-Fe3O4）。通過XRD、FTIR、Raman、XPS、FESEM、HRTEM、BET和VSM分析技術對所制備納米復合材料的形成、組成、鍵合、表面形態、尺寸、比表面積和磁性進行了分析。XRD和HRTEM證實了Fe3O4立方晶體結構的形成。通過FTIR、拉曼光譜、XPS和FESEM-EDX分析證實了PAN-GO-Fe3O4的功能化和表面組成。FESEM圖像顯示形成了直徑為150-170nm的PAN-GO-Fe3O4細纖維。TEM圖像顯示，PAN-GO表面修飾有直徑為10-20nm的球形納米粒子。N2吸附-解吸實驗表明，PAN-GO-Fe3O4復合材料比GO、PAN和Fe3O4具有更高的比表面積（90.62mg/g）。PAN-GO-Fe3O4納米纖維膜的飽和磁化強度值為28.72emu/g。將所制備的PAN-GO-Fe3O4膜用于通過間歇吸附法修復水中的高毒性六價鉻（Cr（VI））離子。通過改變吸附劑用量、pH、時間和濃度等參數考察了Cr（VI）的吸附效果。上述實驗結果表明，PAN-GO-Fe3O4對Cr（VI）的吸附與pH有關，最大吸附量為124.34mg/g。偽二階動力學模型和Langmuir等溫模型與Cr（VI）去除實驗數據擬合良好，相關系數（R2）值較高。ΔG0為負值和ΔH0為正值表明Cr（VI）在PAN-GO-Fe3O4上的吸附是自發的吸熱過程。通過共存離子的影響和重復使用試驗，驗證了吸附材料的有效性。