DOI:10.1016/j.cej.2020.124179
鉻（Cr（VI））是危害人類健康和環境的最具毒性的重金屬之一。采用靜電紡絲法制備了水穩性聚乙烯醇/聚乙烯亞胺（PVA/PEI）納米纖維，并對其去除水中Cr（VI）的性能進行了評價。采用分批實驗和光譜表征相結合的方法，系統研究了PVA/PEI納米纖維對Cr（VI）的吸附行為和去除機理。PVA/PEI納米纖維對Cr（VI）的去除呈pH依賴性，在pH值為4.0時達到最大。采用Langmuir模型，確定了Cr（VI）的最佳吸附量為150 mg/g。納米纖維對Cr（VI）的去除速度很快（<3h），并且可以在不降低去除能力的情況下再生。帶負電的Cr（VI）與帶正電的納米纖維表面之間的靜電吸引是Cr（VI）吸附的主要機理。大部分吸附的Cr（VI）還原為Cr（III），呈現八面體的氧化結構。納米纖維中的胺基是去除Cr（VI）的還原和結合位點。在常見的共存陰離子中，只有硫酸鹽和硝酸鹽降低了納米纖維對Cr（VI）的去除率，但對吸附Cr的結構沒有影響。銅可以與Cr（VI）競爭配位胺基，從而降低Cr（VI）的還原率。本研究評估了電紡聚乙烯醇/聚乙烯亞胺納米纖維在復雜水基質中去除Cr（VI）的應用，并提供了有關吸附和還原機理的綜合證據。這些信息提高了人們對電紡PVA/PEI納米纖維去除Cr（VI）的認識，有助于預測其在動態環境中的性能。
圖1.初紡（a，d）、交聯后（b，e）和在水中48小時后（c，f）的PVA/PEI納米纖維的SEM圖像（a-c）和相應的直徑分布（d-f）。
圖2.pH對Cr（VI）吸附的影響（a），以及PVA/PEI納米纖維的pHPZC的測定（b）。實驗條件：5 mg/L Cr（VI），0.1 g/L PVA/PEI納米纖維，0.01 M NaCl的離子強度，吸附時間為3 h。誤差條代表平均值±標準偏差。
圖3.使用擬一階和擬二階模型（a）進行吸附動力學的非線性擬合（a），使用Langmuir和Freundlich模型（b）在23℃進行吸附等溫線的非線性擬合 。實驗條件：0.1 g/L PVA/PEI納米纖維，0.01 M NaCl的離子強度，pH 4.0±0.2，等溫線研究吸附3小時，動力學研究為20 mg/L Cr（VI）。誤差條代表平均值±標準偏差。
圖4.離子強度（a）和共存離子（b）對PVA/PEI納米纖維去除Cr（VI）的影響。實驗條件：0.1 g/L PVA/PEI納米纖維，pH 5.0±0.2，吸附3 h，10 mg/L Cr（VI）和60 mg/L SO42--S、NO3--N、H2PO4--P、H2CO3-C和Cu2+。誤差條代表平均值±標準偏差。
圖5.在不存在和存在共存離子的情況下，吸附Cr（VI）前后的Cr（VI）和PVA/PEI納米纖維水溶液的FTIR。
圖6.在0.01 M NaCl溶液中，當pH 值為5.0時，在不存在和存在SO42-、NO3-或Cu2+的情況下，吸附在PVA/PEI納米纖維上的CrO3、Cr2O3和Cr（VI）的XANES光譜。黃色虛線突出顯示了Cr（VI）物種的特征性前緣峰。（要解釋該圖例中對顏色的引用，請參閱本文的web版本。）
圖7.在不存在（紅色）和存在SO42-（藍色）和NO3-（深青色）或Cu2+（海軍藍）的情況下，Cr（VI）在PVA/PEI納米纖維上吸附Cr（VI）的歸一化k3-加權實驗（符號）和模擬（線形）Cr K-edge EXAFS光譜（a） ，相應的傅立葉變換幅度（b）和傅立葉變換的實部（c）。b部分中的黑色垂直虛線突出顯示了吸附的Cr周圍的第二個N殼。擬合結果的更多詳細信息顯示在表2中。d部分顯示了從EXAFS擬合結果得出的擬議Cr吸附結構。（要解釋該圖例中對顏色的引用，請參閱本文的web版本。）
圖8.在不存在（a）和存在（b）共存SO42-和NO3-的情況下，Cr（VI）在PVA / PEI納米纖維上的吸附過程，以及吸附的Cr（VI）、NO3-和SO42-（c）的解吸過程的原位ATR-FTIR光譜。實驗條件：pH 5.0時為0.2 mM Cr（VI）、SO42--S和NO3--N。
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