中國科學技術大學李良彬J. Hazard. Mater.：新型羧化聚丙烯腈納米纖維膜的制備及其除氟性能

DOI: 10.1016/j.jhazmat.2021.125113

為了解決氟化物引起的飲用水安全問題，首次采用同步雙向拉伸和羧化的方法，設計并批量制備了一種新型羧化聚丙烯腈納米纖維膜（C-PAN NFM）。C-PAN NFM是由交聯納米纖維構成的層狀堆疊結構。由于其較高的比表面積、出色的親水性、大量的羧基和胺基，C-PAN NFM表現出較高的氟化物吸附能力和優異的選擇性。C-PAN NFM的羧化和酸處理均顯著提高了其對氟化物的吸附能力。具體而言，C-PAN NFM具有極好的可重復使用性，無二次污染。C-PAN NFM對氟化物的吸附行為以化學吸附為主，吸附機理主要由氫鍵和離子交換驅動。可大批量生產的C-PAN NFM是一種新型聚丙烯腈基多孔膜，具有較高的除氟效率和可回收性。

圖1.a）制備C-PAN NFM的示意圖。b，c，d）PAN膜、PAN NFM和C-PAN NFM的照片和SEM圖像。

圖2.PAN和C-PAN化學成分的表征。a）PAN NFM、C-PAN NFM、酸處理的C-PAN NFM、F-吸附后的C-PAN NFM和再生C-PAN NFM的FTIR光譜（分別用A、B、C、D和E標記）。b）PAN NFM、C-PAN NFM和氟化物吸附后的C-PAN NFM（C-PAN-F）的XPS全掃描光譜。c，d）C-PAN NFM的C1s和N1s高分辨率XPS光譜。

圖3.a）氟化物吸附后C-PAN NFM的F1s高分辨率XPS光譜和擬合數據。b，c）氟化物吸附前后C-PAN NFM的O1s高分辨率XPS光譜和擬合數據。

圖4.a，b）8個吸附-解吸循環后，C-PAN NFM和再生C-PAN NFM的SEM圖像。c，d，e，f）分別為吸附后C-PAN NFM中C、N、O和F元素的EDS元素分布圖。

圖5.不同參數對C-PAN NFM吸附性能的影響。a）酸處理溶液的pH。b）PAN NFM、未經酸處理的C-PAN NFM（C-PAN-N）和經酸處理的C-PAN NFM（C-PAN-A）的比較。c）NaF溶液的初始pH和C-PAN NFM的Zeta電位。d）吸附劑量和e）干擾陰離子。f）C-PAN NFM可重用性。

圖6.a）C-PAN NFM在50mL 50mg/L NaF溶液（298K，pH=4，吸附劑量=5mg）中的平衡吸附等溫線和擬合線。b）C-PAN NFM在100mL 50mg/L NaF溶液中的吸附動力學（298K，pH=4，吸附劑量=5mg）。c）ln（1-F）與t，d）t/Qt與t，e）Qt與t^0.5以及f）Qt與lnt的動力學數據圖和擬合線。

圖7.C-PAN NFM與其他吸附劑的Kd值比較。