DOI: 10.1016/j.jece.2021.106507

在本工作中，研究者采用静电纺丝技术合成了水合氧化锰（HMO）纳米粒子，并

将其成功浸渍到聚丙烯腈（PAN）纳米纤维中以获得HMO-PAN复合静电纺丝纳米纤维膜（ENMs）。使用高分辨率透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、场发射扫描电子显微镜和X射线衍射技术对合成的纳米粒子和复合ENMs进行表征。采用间歇吸附技术研究了HMO-PAN复合ENMs对水溶液中铅（Pb（II））和砷（As（V））的吸附活性。HMO-PAN复合ENM分别在pH5.0和7.0的条件下优先螯合As（V）和Pb（II）离子。在318K时，对铅和砷的最大朗缪尔吸附容量分别为194.4mg/g和95.7mg/g。经过五次吸附-解吸循环后，该材料保留了约88%（铅）和83%（砷）的吸附容量，这表明其具有较高的长期应用潜力。所合成的纳米复合材料制备简单，再生能力强，无需浸出即可回收，是一种很有前途的Pb（II）和As（V）吸附剂。

图1：HMO-PAN复合ENMs的制备示意图及其吸附应用。

图2：HMO纳米颗粒的HRTEM图像（a）和HMO纳米颗粒的SAED（b）。插图显示合成纳米粒子的图像。

图3：（a）原始PAN，（b）HMO-PAN复合材料（5wt%HMO纳米颗粒剂量）纳米纤维膜的FESEM图像；（c）HMO-PAN复合纳米纤维的TEM图像。插图为高倍放大图像。

图4：（a）原始PAN纳米纤维，（b）合成的HMO纳米粒子，（c）HMO-PAN复合ENMs的XRD谱。

图5：样品的FTIR光谱：（a）原始PAN纳米纤维；（b）合成的HMO纳米粒子；（c）HMO-PAN复合ENMs。

图6：Pb（II）和As（V）去除率与吸附溶液初始pH值的关系图（吸附剂剂量：0.5g/L，温度：298K，接触时间：24h，初始金属离子浓度：100mg/L）。

图7：不同接触时间下金属离子Pb（II）和As（V）在HMO-PAN复合纳米纤维上的吸附，拟一级和拟二级动力学模型的非线性拟合（吸附剂剂量：0.5g/L，金属离子浓度：100mg/L，温度：298K，Pb（II）pH值：7.0，As（V）pH值：5.0）。

图8：复合HMO-PAN纳米纤维膜用于去除a）Pb（II）和b）As（V）的吸附等温线（吸附剂剂量：Pb为0.3g/L，As为0.2g/L，接触时间：10h，温度：298、308和318K，Pb（II）pH值：7.0，As（V）pH值：5.0）。

图9：a）用于吸附Pb（II）和b）As（V）的HMO-PAN复合ENMs的再生能力（解吸溶液：用于Pb（II）的0.01M HCl，用于As（V）的0.01M NaOH，吸附剂剂量：HMO-PAN复合ENMs为0.5g/L，HMO NPs为0.3g/L，金属离子浓度：100mg/L，接触时间：10h，温度：298K，Pb（II）pH：7.0，As（V）pH：5.0）。