電紡生物復合材料：納米纖維素和殼聚糖包埋在聚羥基脂肪酸酯基質中去除剛果紅

DOI：0.1016/j.jmrt.2019.08.030

納米吸附劑具有顯著的吸附性能，但在廢水處理過程中難以回收。為了克服這一局限性，提出了通過靜電紡絲將納米纖維素（NCC）和殼聚糖（Cts）包埋在聚羥基烷酸酯（PHA）中的方法。在靜電紡絲之前，用Tween 80穩定Pickering乳液以形成均勻的NCCCts-PHA混合物。用SEM、FT-IR、XrD和TGA對電紡所得生物復合材料進行了表征。電紡生物復合材料具有高孔隙率，使NCC和Cts暴露于染料吸附。納米纖維素和殼聚糖的加入顯著提高了電紡生物復合材料的結晶度，由57.6%提高到70.5%。電紡生物復合材料對剛果紅染料的吸附符合Langmuir等溫線模型和擬二級動力學，表明其具有化學吸附性質。PHA2NCC（30.9%）的染料去除率是PHA2Cts（10.5%）的3倍。結果表明，Pickering乳液是可電紡的，在PHA3NCC1Cts中的染料去除率最高（75.8%）。

圖1.電紡生物復合材料在放大600倍時的（a）PHA、（b）PHA2NCC、（c）PHA2Cts和（d）PHA3NCC1Cts的掃描電鏡顯微照片。顯微照片顯示了電紡生物復合膜的相對良好的孔隙率。

圖2.（a）從4000cm^-1到600cm^-1波長的所有電紡生物復合材料的FT-IR光譜以及（b）PHA、（c）PHA2NCC、（d）PHA2Cts的XRD衍射圖和（e）PHA3NCC1Cts在30 kV，30 mA時的掃描角度為2.5°至45°。將生物吸附劑添加到膜中不會在FT-IR光譜中形成新的峰。

圖3.（a）剛果紅染料吸附前的電紡生物復合材料，以及（b）剛果紅染料吸附后的PHA2Cts和（c）PHA2NCC。PHA2NCC的紅色強度較高，表明剛果紅的吸附較大。

圖4.PHA2NCC在pH 4、7和10下去除剛果紅染料的百分比。剛果紅在pH值為4時不溶，呈紫紅色結晶析出，吸附量無法測定。（染料濃度=100 mg L^-1，吸附劑用量=4 g L^-1）。

圖5.剛果紅去除率：（a）PHA2NCC和PHA2Cts；（b）PHA1NCC3Cts，PHA2NCC2Cts，PHA3NCC1Cts電紡生物復合材料。（染料濃度= 100 mg L^-1，吸附劑劑量= 4 g L^-1）。