中南大學蔣蘭英Appl. Water Sci.：柔性電紡AOPAN/PVDF膜的制備及其對水溶液中Pb2+的去除

DOI: 10.1007/s13201-021-01380-x

在這項研究中，采用同軸靜電紡絲技術制備了用于處理金屬離子的靜電紡絲AOPAN/PVDF復合納米纖維膜。AOPAN殼層經過化學改性，可通過螯合作用吸附金屬離子，而化學穩定的PVDF內核則可保持機械穩定性。聚合物濃度和外加電壓對纖維的結構、形態和強度均有顯著的影響。偕胺肟化反應對溶液pH值敏感，并且堿性條件阻礙了該反應的進行。SEM、FTIR和XRD表征表明，經過化學改性的AOPAN/PVDF膜保留了核-殼結構的完整性。在靜態和動態吸附實驗中，AOPAN/PVDF膜的機械強度在5個吸附和再生循環內均沒有明顯變化。此外，AOPAN/PVDF膜在去除水溶液中的Pb2+方面顯示出一定程度的效率，在第5次運行中，膜的吸附容量高于相應新鮮膜吸附量的45％。這項工作為制備金屬離子吸附分離膜提供了一種潛在的方法。

圖1.a）PAN腈轉化為偕胺肟的途徑，b）膜過濾裝置的示意圖和圖片

圖2.a）靜電紡絲過程中的光學圖像，b）不同電壓下纖維的SEM圖像和TEM圖像

圖3.靜電紡絲纖維的SEM圖像：a1-a4外層10％PAN內層6-12％PVDF，b1-b4外層12％PAN內層6-12％PVDF，c1-c4外層14％PAN內層6-12％PVDF

圖4.由不同PAN和PVDF溶液制成的納米纖維膜的拉伸強度

圖5.反應速率與反應物比例的對數圖（a 1:1，b 2:1，c 2.5:1）

圖6.具有不同腈基轉化率的AOPAN/PVDF納米纖維膜的a）FTIR光譜，b）XRD圖譜，c）TGA曲線和d）DTG曲線

圖7.a）AOPAN/PVDF納米纖維的SEM圖像和b）顯示其柔性的光學圖像（70℃和120min）

圖8.AOPAN/PVDF在不同pH值水中的反應

圖9.a）pH值對Pb2+吸附容量的影響，b）接觸時間對Pb2+吸附的影響以及（c1-2）采用偽一級和偽二級模型擬合的吸附動力學模型

圖10.a）吸附前后AOPAN/PVDF的FTIR光譜，b）AOPAN/PVDF膜（70℃和120min）在五個連續吸附和再生循環中的性能

圖11.進料流量（a）和Pb2+初始濃度（b）對Pb2+動態吸附的影響

圖12.在不同進料流量（a）和Pb2+初始濃度（b）下Vt與t的關系