J. Environ. Chem. Eng.：電紡三元共聚物納米纖維用于去除廢水中陽離子染料的非線

DOI: 10.1016/j.jece.2021.105361

大多數用作吸附劑的納米材料都是粉末狀的，這就需要采用高度復雜的技術在吸附過程之后將其分離。本研究以P（SSAS）為原料，通過溶液自由基聚合法制備了一系列新型三元共聚物。將合成的三元共聚物與聚丙烯腈（PAN）共混，通過靜電紡絲技術將其轉化為納米纖維片材，并作為易處理且高效的納米吸附劑。使用傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、熱重分析（TGA）、差示掃描量熱法（DSC）和掃描電子顯微鏡（SEM）對三元共聚物和三元共聚物/聚丙烯腈納米纖維（SSAS/PAN NFs）進行了表征。TGA結果表明，三元共聚物具有單一的玻璃化轉變溫度（Tg），其值（82.32℃-111.34℃）隨單體比例發生變化。此外，所制備的SSAS/PAN NFs的SEM圖像顯示出均勻且光滑的形態，其直徑范圍為529至947nm，具體取決于單體比例。重要的是，所制備的SSAS/PAN NFs可作為一種納米吸附劑在寬pH范圍內去除水溶液中的結晶紫（CV）染料，無需進一步的過濾/離心過程。測定了不同SSAS/PAN NFs去除CV染料的吸附能力，順序如下：SSAS/PAN NFs-1（439.85mg/g）＞SSAS/PAN NFs-2（255.60mg/g）＞SSAS/PAN NFs-3（185.96mg/g）＞PAN NFs（85.43mg/g），SSAS/PAN NFs-1的吸附能力是PAN NFs的八倍。熱力學參數評估表明，CV染料在SSAS/PAN NFs表面的吸附是自發的吸熱過程。最終，獲得的動力學和熱力學結果清楚地證明了這一事實，即本研究所制備的SSAS/PAN NFs為設計去除廢水中陽離子雜質的高效納米吸附劑提供了一種簡便的方法。

圖1.（a）PAN和三元共聚物以及（b）三元共聚物/PAN NFs的FT-IR光譜。

圖2.（a）三元共聚物和（b）三元共聚物/PAN NFs的TGA。

圖3.（a）三元共聚物和（b）三元共聚物/PAN NFs的DSC熱分析圖。

圖4.三元共聚物/PAN共混NNF的SEM圖像：（a）SSAS/PAN NFs-1，（b）SSAS/PAN NFs-2，和（c）SSAS/PAN NFs-3。

圖5.pH對CV染料在不同NFs上吸附的影響。

圖6.CV的初始濃度對吸附過程的影響，以及CV染料在三元共聚物NFs上吸附的各種等溫線模型的非線性圖：（b）PAN NFs，（c）SSAS/PAN NFs-1，（d）SSAS/PAN NFs-2，（e）SSAS/PAN NFs-3和（f）分離因子（RL）與CV染料初始濃度的關系。

圖7.（a）PAN NFs，（b）SSAS/PAN NFs-1，（c）SSAS/PAN NFs-2，（d）SSAS/PAN NFs-3各種動力學模型的非線性圖，以及（e）CV染料吸附到PAN NFs和三元共聚物上的粒子內擴散模型。

圖8.（a）溫度對CV染料吸附的影響，（b）1/1T與lnKc的曲線圖。

圖9.（a）CV染料吸附前后三元共聚物的FTIR，以及（b）CV在三元共聚物表面上的可能吸附機理。