染料吸附用CNT/PAN復合納米纖維墊的制備及性能評估

納米纖維具有高孔隙率和大比表面積等獨特優勢。因此，它們是有效去除染色廢水中染料的有前景的吸附材料。然而，調節吸附性能存在一定的挑戰性。本研究將不同數量的碳納米管（CNT）加入聚丙烯腈（PAN）聚合物中，以制備納米纖維來應對上述挑戰。使用PANnf、CNTs（3wt%）摻雜PAN納米纖維（PAN3CNTnf）和CNTs（5wt%）摻雜PAN納米纖維（PAN5CNTnf）去除不同濃度水溶液中的亞甲基藍（MB）、孔雀石綠（MG）和甲基紫（MV）。該研究考察了pH值、溫度、吸附材料和時間對吸附容量和吸附等溫線的影響。染料Langmuir模型的最大吸附容量（qm）對于PANnf:MB為128.21mg/g，對于PANnf:MG為138.89，對于PANnf:MV為88.50，對于PAN3CNTnf:MB為172.41，對于PAN3CNTnf:MG為212.77，對于PAN3CNTnf:MV為175.44，對于PAN5CNTnf:MB為158.73，對于PAN5CNTnf:MG為188.68，對于PAN5CNTnf:MV為114.94。在不同溫度下，使用吸附等溫線對吸附吉布斯自由能、焓和熵進行了評估。負的ΔG值表明吸附是自發發生的。采用擬一級動力學（PFOK）和擬二級動力學（PSOK）模型來確定吸附動力學。結果表明，PSOK模型與實驗數據吻合較好。實驗結果表明，PANnf、PAN3CNTnf和PAN5CNTnf納米纖維是吸附MB、MG和MV的良好選擇，這為制備染料吸附用多功能納米纖維提供了啟示。

圖1.染料（MG、MV和MB）吸附前后納米纖維的照片。

圖2.吸附前后納米纖維的SEM照片：PANnf（a），PAN3CNTnf（b），PAN5CNTnf（c），MB吸附后的PANnf（d），MB吸附后的PAN3CNTnf（e），MB吸附后的PAN5CNTnf（f），MG吸附后的PANnf（g），MG吸附后的PAN3CNTnf（h），MG吸附后的PAN5CNTnf（i），MV吸附后的PANnf（j），MV吸附后的PAN3CNTnf（k），MV吸附后的PAN5CNTnf（l）。

圖3.電紡納米纖維PANnf（a）、PAN3CNTnf（b）和PAN5CNTnf（c）的TEM圖像。

圖4.PAN和CNT基PAN納米纖維的FTIR光譜（a），PAN和CNT基PAN納米纖維的XRD圖譜（b）。

圖5.吸附劑用量對MB、MG和MV在PANnf（a）、PAN3CNTnf（b）和PAN5CNTnf（c）上吸附的影響，以及pH值對MB、MG和MV在PANnf（d）、PAN3CNTnf（e）和PAN5CNTnf（f）膜上吸附的影響。

圖6.PANnf（a）、PAN3CNTnf（b）和PAN5CNTnf（c）的吸附等溫線。

圖7.MB、MG和MV吸附在PANnf、PAN3CNTnf和PAN5CNTnf膜上的Langmuir（a）、Freundlich（b）、Scatchard（c）、D-R（d）和Temkin（e）圖。

圖8.PANnf、PAN3CNTnf和PAN5CNTnf膜的吸附動力學，以及相應的PFOK和PSOK圖。

圖9.不同初始濃度下，接觸時間對PANnf（a）、PAN3CNTnf（b）和PAN5CNTnf（c）吸附MB、MG和MV的影響。

圖10.PANnf（a）、PAN3CNTnf（b）和PAN5CNTnf（c）的lnKc與1/T之間的關系曲線。