DOI: 10.1016/j.cej.2021.129748

据报道，粉状吸附剂吸附效率低，稳定性差，因此开发可从废水中提取镓离子（Ga（III））的新材料势在必行。本研究首次通过静电纺丝制备出UiO-66-NH2基混合基质膜（TPU/0.1THB/U6N-1.5 MMMs），用于分离和回收Ga（III）。TPU/0.1THB/U6N-1.5 MMMs有效克服了粉体UiO-66-NH2稳定性、可重复使用性、吸附能力差等多重瓶颈。当pH=10.0时，其对Ga（III）的最大吸附为96.18mg/g。该膜在选择性吸附铝（III）、铜（II）、锌（II）、钴（II）共存溶液中的Ga（III）方面具有优势。9次循环后，TPU/0.1THB/U6N-1.5对Ga（III）的吸附容量达到80％以上。特别是经过12小时的过滤或9次吸附-解吸循环后，即使在5 mol/L HCl中浸泡一周，该膜仍能保持良好的机械强度、柔性和结构完整性。TPU/0.1THB/U6N-1.5 MMMs也改善了水通量低的问题。具有高MOF负载的TPU/0.1THB/U6N-1.5显示出382.2L/m2/h的高水通量以及90％的Ga（III）截留率。TPU/0.1THB/U6N-1.5的主要吸附机理在于当pH=10.0时MMMs的酚羟基与Ga（III）的螯合作用。总体而言，所制备的TPU/0.1THB/U6N-1.5可通过膜吸附过程进行水处理。

图1.U6N和xTHB/U6N的FTIR（A），XRD图（B），Ga（III）吸附特性（C），表面官能团的含量（D），N2等温线（E），孔宽度分布（F）（C:C0=20mg/L，固液比=1:1，t=24h，T=303K）。

图2.TPU（A），TPU/0.1THB/U6N-0.75（B），TPU/0.1THB/U6N-1.25（C），TPU/0.1THB/U6N-2.0（D）和TPU/0.1THB/U6N-1.5（E，F）的SEM图像。（插图：TPU（a），TPU/0.1THB/U6N-1.5（b）的接触角，TPU/0.1THB/U6N-1.5的数码照片（c）以及C、O、N和Zr的相应EDS映射（d））。

图3.TPU、0.1THB/U6N、TPU/0.1THB/U6N-1.5的FTIR光谱（A），XPS光谱（B），XRD图谱（C）和N2等温线（D）。

图4.TPU、xTHB/U6N、TPU/0.1THB/U6N-1.5的热重分析（A），TPU/0.1THB/U6N-1.5在不同酸度的水溶液中浸泡7天的残余重量（B），XRD图谱（C）和FTIR光谱（D）（固液比=1:1）。

图5.Ga（III）吸附特性（A），表面官能团的含量（B），以及在不同酸度下Ga（III）在TPU、U6N、0.1THB/U6N和TPU/0.1THB/U6N-1.5上的吸附等温线（C）；0.1THB/U6N和TPU/0.1THB/U6N-1.5振动时间对不同温度下Ga（III）吸附的影响（D）（A：C0=20mg/L，固液比=2:1，t=12h，T=303K；C：固液比=2:1，t=24h，T=303K，pH=10.0；D：C0=50mg/L，固液比=2:1，t=24h，pH=10.0）。

图6.使用TPU/0.1THB/U6N-1.5去除Ga（III）时，层厚（A），压力（B），0.1THB/U6N含量（C），Ga（III）初始浓度（D），温度（E），时间（F）对水流的影响（测试条件：压力：1.0bar，CGa（III）=50mg/L，T：20±1℃，膜厚度=10μm，MOF负载=50％）。

图7.Ga（III）吸附前后TPU/0.1THB/U6N-1.5的FTIR光谱（A）和XPS光谱（B）；TPU/0.1THB/U6N-1.5吸附Ga（III）之前（C）和之后（D）的O1s XPS光谱。

图8.TPU/0.1THB/U6N-1.5，Ga（III），TPU/0.1THB/U6N-1.5-Ga（III）和H2O在pH=10.0时的最佳结构。Zr：天蓝色，O：红色，C：灰色，N：深蓝色，H：白色，Ga（III）：深粉色。

图9.共存离子浓度对TPU/0.1THB/U6N-1.5吸附Ga（III）的影响（CGa:C其它离子=20mg/L）（A）；不同浓度HCl对TPU/0.1THB/U6N-1.5上Ga（III）的解吸效率（B）；TPU/0.1THB/U6N-1.5和0.1THB/U6N在连续9个循环中对Ga（III）的吸附性能（C）；TPU/0.1THB/U6N-1.5的XRD图谱（D）（C：CGa（III）=20mg/L，固液比=2:1，t=24h，T=303K，pH=10.0）。