DOI:10.1016/j.jmst.2020.10.065

吸附技术以其高效、节能、操作方便等优点，在去除染料和细菌等污染物的水体修复中得到了广泛的应用。某些报道的材料已经实现了染料和细菌的同时去除，但是要获得令人满意的吸附量和吸附率仍然是数十年来未实现的目标。在本文中，研究者合成了聚甲基丙烯酸甲酯和季铵盐两亲性共聚物，然后将其与聚醚砜共混，通过静电纺丝制备纳米纤维膜，从而快速、大量地去除染料和细菌。由于引入了丰富的季铵盐基团，甲基橙的最大吸附量高达909.8 mg g-1。另外，改性纳米纤维膜显示出良好的可回收性、在恶劣环境下的广泛应用、选择性吸附能力和出色的动态去除性能。特别是由于含有丰富的官能团，该膜通过静电相互作用显示出对细菌的快速吸附能力。值得注意的是，静态吸附6分钟后，对金黄色葡萄球菌或大肠杆菌的清除率可达到93％或90％。此外，在90s内，金黄色葡萄球菌经纳米纤维膜过滤的动态去除率达到99.7％，对大肠杆菌可达到98.7％。因此，季铵盐改性聚醚砜纳米纤维膜的制备方法为水修复中染料和细菌的超高吸附容量和超快去除速率开辟了一条新的途径。

图1.PESM和PQAM的FTIR（A）和XPS（B）；PESM（C）和PQAM（D）的SEM图像；PESM（E）和PQAM（F）的纳米纤维直径分布。

图2.（A）不同初始MO浓度下PQAM的吸附性能；（B）不同初始MO浓度下拟二级吸附模型的线性拟合；对于MO吸附过程，Langmuir模型（C）和Freundlich模型（D）的相应线性图。

图3.（A）PQAM在5个循环中对MO的解吸/再吸附的性能；（B）在不同pH的MO溶液中PQAM的静态吸附量；PQAM对五种不同染料（C）和两种不同有毒重金属离子（D）的静态吸附量。

图4.（A）MB/MO混合溶液中PQAM对MO的选择性吸附图像以及MB和MO的化学结构；（B）MB/MO混合溶液吸附前后的UV-Vis光谱。

图5.（A）PQAM对MO的动态过滤去除性能；（B）过滤前后MO溶液的UV-vis光谱；（C）5个过滤-再生循环的动态去除性能，以及（D）PQAM从MB/MO混合溶液中选择性过滤-分离MO。

图6.（A）与PESM和PQAM孵育3小时后，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的荧光图像；（B）在制备的膜表面上活/死金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的相对比例；与PESM和PQAM孵育3小时后，金黄色葡萄球菌（C）和大肠杆菌（D）的SEM图像。

图7.吸附实验中金黄色葡萄球菌（A）和大肠杆菌（B）的琼脂平板照片；金黄色葡萄球菌（C）和大肠杆菌（D）吸附的伪二级模型；（E）细菌吸附过程的示意图。

图8.（A）在3个吸附-解吸循环前后金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的琼脂平板照片；（B）3个循环内金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的清除率；（C）杀菌、解吸和再循环过程的示意图；金黄色葡萄球菌（D）和大肠杆菌（E）吸附后和解吸后PQAM的SEM图像。

图9.PESM（A）和PQAM（B）过滤金黄色葡萄球菌和大肠杆菌前后的琼脂平板照片；（C）通过过滤动态去除细菌的清除率；过滤金黄色葡萄球菌（D）和大肠杆菌（E）后，PESM和PQAM的SEM图像。