J. Clean. Prod.：低溫合成新型聚乙烯醇（PVA）納米纖維膜用于催化染料降解

DOI:10.1016/j.jclepro.2020.121301

電紡納米纖維膜由于其出色的性能而被用于處理染料污染的廢水。在這項研究中，使用過硫酸鹽（PS）試劑，在50℃下通過低溫合成（LTS）制備了新型的聚乙烯醇（PVA）基親水性電紡納米纖維膜，并將其成功地用于催化亞甲基藍（MB）染料的降解。通過掃描電子顯微鏡（SEM）、傅立葉變換紅外（FT-IR）光譜和熱重分析（TGA）對制備的納米纖維膜進行表征。LTS基PVA納米纖維膜直徑小，且具有較好的機械穩定性和增強的親水性。在LTS PVA膜的存在下，MB的催化降解率提高，這是由于硫酸根的產生以及PVA和PS之間的交聯。當MB與甲基橙（MO）在二元系統中混合時，LTS PVA膜對MB的降解效果良好。評估了溶液pH、初始MB濃度和催化劑用量等操作參數對MB降解性能的影響。在優化條件下，還研究了諸如NaCl和NaHCO3等無機離子對MB降解的作用。LTS PVA納米纖維膜在重復循環實驗后表現出良好的穩定性（五個循環后達到90%），并提供了一種經濟、可持續的工藝，其碳排放量比HTS工藝低18.75％，具有良好的環境影響。

圖1.制備的納米纖維的SEM圖像：（a）HTS，（b）LTS 3，（c）LTS 4。

圖2.納米纖維膜的FT-IR光譜：（a）HTS，（b）LTS 3。

圖3.納米纖維膜的TGA曲線：（a）HTS，（b）LTS 3。

圖4.納米纖維膜的應力-應變曲線：（a）HTS，（b）LTS 3。

圖5.納米纖維膜的水接觸角：（a）HTS，（b）LTS 3。

圖6.在不同條件下MB隨時間的降解（MB：20 mg L-1，pH：3.02，催化劑：30 mg，在23℃下歷時60分鐘）。

圖7.pH對使用LTS 3降解MB的影響（MB：20 mg L-1，催化劑：30 mg歷時60分鐘）。

圖8.染料濃度對使用LTS 3降解MB的影響（pH：3.02，催化劑：30 mg歷時60分鐘）。

圖9.催化劑用量對使用LTS 3降解MB的影響（MB：20 mg L-1，pH：3.02歷時60分鐘）。

圖10.（a）無機離子對MG濃度的影響和（b）MO-MB混合物降解的紫外-可見光譜（MO/MB：20 mg L-1，pH：3.02，催化劑：30 mg歷時60分鐘）。

圖11.（a）在無催化劑的情況下，60分鐘后純MB的紫外-可見光譜；（b）MB降解染料的吸光度的UV-Vis光譜變化（MB：20mg L-1，pH：3.02，催化劑：30 mg歷時60分鐘）。

圖12.（a）催化劑的催化循環，（b）五個循環后的SEM圖像。