DOI: 10.1021/acsapm.9b00982
由于不加區分地處理工業和采礦廢物而造成的劇毒砷（As）污染地表水是一個嚴重的世界性問題。基于以上認識，利用靜電紡絲技術成功地制備了磁赤鐵礦（γ-Fe2O3）和氧化石墨烯（GO）嵌入的聚丙烯腈（PAN）聚合物納米纖維基質（PAN/GO/γ-Fe2O3）。采用傅立葉變換紅外光譜（FTIR）、X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）和拉曼光譜分析技術，研究了γ-Fe2O3和GO通過靜電紡絲法成功地摻入PAN聚合物基質中。采用振動樣品磁強計（VSM）和熱重-導數熱重分析（TG-DTG）研究了制備的納米纖維的磁性和熱性能。經Brunauer、Emmett和Teller（BET）分析，制備的吸附劑比表面積為30.24 m2/g。通過批量吸附實驗，研究了吸附劑用量、pH、時間、濃度、共存離子等參數對砷酸根離子吸附性能的影響。動力學和等溫線模型表明，吸附過程分別遵循擬二級和Langmuir等溫線模型，揭示了其化學吸附機理。由朗格繆爾圖可知，最大吸附容量為36.1 mg/g，這遠遠大于先前報道的結果。連續五次吸附-解吸循環表明了膜的穩定性和可重復使用性。通過FTIR、TEM-EDAX、X射線光電子能譜（XPS）等分析技術對負載As（V）的PAN/GO/γ-Fe2O3納米纖維膜進行了分析，以闡明可能的吸附機理，這表明靜電吸附和表面絡合是As（V）去除的主要驅動力。
圖1.（a）PAN/GO、PAN/γ-Fe2O3、PAN/GO/γ-Fe2O3的FTIR光譜和（b）PAN、GO、γ-Fe2O3、PAN/GO/γ-Fe2O3的XRD圖譜。
圖2.（a，b）PAN/GO/γ-Fe2O3納米纖維膜低放大倍率和高放大倍率時的SEM圖像，（c）元素圖，（d）SEM-EDAX光譜。
圖3.（a，b）PAN/GO/γ-Fe2O3納米纖維低放大倍率和高放大倍率時的TEM圖像，（c）HR-TEM圖像，（d）SAED圖案。
圖4.（A）（a）GO、（b）PAN/GO、（c）γ-Fe2O3和（d）PAN/GO/γ-Fe2O3的拉曼光譜。（B）（a）γ-Fe2O3、（b）PAN/γ-Fe2O3和（c）PAN/GO/γ-Fe2O3的VSM曲線。（C）PAN/GO/γ-Fe2O3的TG-DTG曲線。（D）PAN/GO/γ-Fe2O3納米纖維膜的氮吸附-脫附等溫線。
圖5.（a）PAN/GO、PAN/γ-Fe2O3和PAN/GO/γ-Fe2O3對As（V）的吸附量。（b）吸附劑用量的影響。（c）pH的影響（d）接觸時間的影響。（e）PAN/GO/γ-Fe2O3納米纖維膜去除As（V）的擬一級和（f）呢二級動力學模型。
圖6.（a）初始濃度對As（V）吸附的影響，（b）Langmuir等溫模型，（c）Freundlich等溫模型，以及（d）PAN/GO/γ-Fe2O3納米纖維膜上共存陰離子對As（V）吸附的影響。
圖7.（a，b，C，d）新鮮和（e，f，g，h）As（V）負載PAN/G O/γ-Fe2O3納米纖維膜的C 1s、N 1s、O 1s和Fe 2p XPS譜的高分辨率掃描。（i）吸附后的三維XPS譜圖。
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