華南理工大學張志杰Cellulose：聚吡咯/細菌纖維素納米纖維復合材料的制備及其去除六價

DOI: 10.1007/s10570-020-03660-2

通過一種簡便的原位氧化聚合法制備了具有納米纖維結構的聚吡咯/細菌纖維素（PPy/BC）復合材料，以有效去除水溶液中的六價鉻（Cr（VI））。通過SEM、TEM、BET、EDX、FT-IR和XPS分析了吸附劑的特性，發現PPy均勻包裹在纖維素表面，形成核殼結構，比表面積為95.9m2/g。得益于高比表面積，PPy/BC能夠有效去除Cr（VI），在298K和pH2下的最大吸附容量為555.6mg/g。經測定，吸附數據遵循Langmuir等溫線模型和偽二階模型。Cr（VI）在PPy/BC上的吸附涉及離子交換和靜電吸引。同時，一部分Cr（VI）被吡咯氮還原為三價鉻（Cr（III）），然后通過螯合作用保留在PPy/BC表面。另外，PPy/BC經過5次吸附和解吸循環后，仍保持了70.5％的初始吸附量。這項研究表明，PPy/BC是一種經濟高效且可重復使用的Cr（VI）吸附劑。

圖1.PPy/BC納米復合材料的制備過程

圖2.BC（a）和PPy/BC（b）的SEM圖像；PPy/BC的TEM圖像（c）；不同pH條件下，PPy/BC在去離子水中的Zeta電位（d）；PPy和PPy/BC的紅外光譜和FTIR光譜（e）

圖3.pH對PPy/BC去除Cr（VI）效率的影響

圖4.共存離子對PPy/BC復合材料吸附Cr（VI）的影響

圖5.接觸時間對不同初始濃度下Cr（VI）吸附容量的影響（a），以及利用Langmuir和Freundlich吸附等溫線模型研究了三種溫度（298、308和318K）下的平衡吸附數據（b）

圖6.PPy/BC在Cr（VI）吸附中的吸附/解吸循環（a）和第五次循環后PPy/BC的SEM圖像（b）

圖7.Cr（VI）吸附后PPy/BC的FTIR光譜（a），以及PPy/BC的XPS光譜和全掃描（b），Cr-2p高分辨率光譜（c）和N-1s高分辨率光譜（d）

圖8.PPy/BC納米復合材料去除Cr（VI）的機理