DOI: 10.1002/admt.202000955
隨著工業廢水排放量的不斷增加，以及保護天然水源的法規越來越嚴格，對高效水處理技術的需求也日益增長。在此，研究者提出將具有離子交換特性的靜電紡絲聚酰亞胺納米纖維作為吸附膜，用于處理含有染料的印染廢水。通過精心選擇單體，一步合成了羧基官能化的多孔聚酰亞胺，然后進一步用強陽離子和陰離子交換側基對其進行修飾。利用核磁共振波譜和熱重分析研究了聚合物的烷基化程度和總交換容量。對靜電紡絲條件進行了優化，以制備出具有均勻納米纖維結構的高柔性纖維膜。在納米纖維膜上進行的一系列染料吸附實驗揭示了聚酰亞胺主鏈、帶電荷側基和親水性對染料吸附動力學的影響。進行了一項回收研究，以確定吸附膜的穩定性。結果表明，具有離子交換特性的聚酰亞胺納米纖維膜有望用于處理含染料廢水。由于其易于合成和獨特的性能，該種膜在環境應用中顯示出巨大的潛力。
圖1.通過靜電紡絲由聚電解質制備出納米纖維膜，插圖顯示吸附實驗篩選出的染料結構。
圖2.在側基中具有強陽離子交換和陰離子交換功能的聚酰亞胺的合成。
圖3.a）P1、CEP1和AEP1的1H NMR；b）13C NMR；c）FTIR光譜表明在離子型聚合物中出現了脂肪族信號，證實了側基的成功連接。在NMR光譜中，聚合物主鏈的信號標記為p，由于修飾而分裂或移動的信號標記為p*。
圖4.a）不同離子交換聚合物（CEP1-CEP3和AEP1-AEP3）及其母體聚合物（P1-P3）的TGA曲線顯示不同的降解步驟；b）不同聚合物的DSC曲線顯示在150-300℃的溫度范圍內沒有吸熱或放熱相變。
圖5.a）通過NMR和TGA得出的不同離子交換聚合物的烷基化程度，由NMR結果計算得出總交換容量（TEC）；b）溶于DMF的離子交換聚合物和水中的納米纖維膜表面的zeta電位。
圖6.由a）CEP1，b）CEP2，c）CEP3，d）AEP1，e）AEP2，f）AEP3制成的納米纖維膜的SEM圖像和纖維直徑分布。
圖7.a）篩選負載量為0.5g/L的電紡納米纖維膜用于吸附濃度為100mg/L的不同染料；b）CEP1-NFM纖維（0.5g/L）對水中SO、RH、MR、MO、RB CR、DR和MB（100mg/L）的平衡吸附能力；c）在水中CEP1-NFM（0.05g/L）上SO、MR、RB、CR和MB（100mg/L）的動力學等溫線；d）MB和SO的吸附量及其濃度的下降（最初為100mg/L）與水中CEP1-NFM負載量的關系。e）CEP1-NFM吸附水中SO和MB的循環研究。
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