聚乙烯醇/六偏磷酸鈉納米纖維用于萃取和回收水溶液中鑭系元素離子

DOI:10.1016/j.molliq.2020.112925

本研究采用靜電紡絲法一步制備了具有三維結構的新型聚乙烯醇/六偏磷酸鈉水凝膠電紡納米纖維（PVA/SHMP-HENF）。以檸檬酸（CA）為交聯劑，通過熱處理進行交聯反應。具有高pH穩定性、納米纖維和多孔形貌的水納米纖維的充分溶脹表明了對La3+、Tb3+和Nd3+的顯著吸附能力。采用電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）對鑭系元素離子（Ln3+）進行了定量分析。考察了電紡納米纖維的形貌、孔隙率和結構，預測了其表面吸附Ln3+的可能機理。系統地評估了接觸時間、溶液pH值和初始濃度對吸附容量的影響。當pH值為6時，其吸附性能與Langmuir等溫和偽二階模型擬合良好，La3+、Tb3+和Nd3+的最大吸附量分別為181.82、243.90和217.39 mg g-1。用稀酸（HCl 5% w/v）從吸附劑中回收元素。本研究為從水樣中萃取和回收Ln3+提供了一種無毒、經濟、穩定、立體、高效、新穎的吸附劑。

圖1.PVA/SHMP HENF的制備過程以及Ln3+在PVA/SHMP HENF上的吸附示意圖。

圖2.（A）（a）PVA/SHMP HENF，（b）交聯的PVA/SHMP HENF的FE-SEM圖像；（B）（a）PVA/SHMP HENF，（b）交聯的PVA/SHMP HENF的FT-IR光譜；（C）納米纖維之間交聯過程的圖示。

圖3.交聯的PVA/SHMP HENF上La3+、Tb3+和Nd3+吸附的元素映射。

圖4.（A）在不同pH值下PVA/SHMP HENF的損失膜，（B）pH為1的PVA/SHMP HENF溶液的圖像，（C）pH為6的PVA/SHMP HENF溶液的圖像，D）pH為10的PVA/SHMP HENF溶液的圖像。

圖5.（A）pH值、（B）初始濃度、（C）接觸時間對PVA/SHMP HENF吸附Ln3+的吸附能力和（D）解吸時間的影響。

圖6.（A）PVA/SHMP HENF上Ln3+吸附的Langmuir，（B）Freundlich的吸附等溫線，（C）PVA/SHMP HENF上Ln3+吸附的偽一級，（D）偽二級吸附動力學。

圖7.Ln3+吸附在PVA/SHMP HENF上的可能機理。

圖8.（A）九個吸附-解吸循環后的萃取效率研究，（B）八個吸附-解吸循環后的交聯PVA/SHMP HENF的FE-SEM圖像。