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华北电力大学苑春刚:UiO-66/PAN电纺杂化纳米纤维膜可有效去除水中的As(V)和As(III)
2022/2/23 16:02:00 admin

DOI: 10.1016/j.ecoenv.2021.112990

 

目前,金属有机框架(MOFs)已被广泛应用于去除水中的污染物。然而,粉状MOFs在使用过程中经常发生聚集,使用后难以收集。这些问题降低了它们的效率并抑制了其可重用性。在这项工作中,研究者通过静电纺丝成功地将Zr基MOF(UiO-66)固定在水稳定性聚丙烯腈(PAN)基材中。仪器表征证实该杂化膜含有UiO-66,通过ICP-OES分析对其稳定性进行探究。所得复合膜在自然pH条件下可有效去除水中的亚砷酸盐(AsIII)和砷酸盐(AsV)。吸附动力学符合准二级模型,以化学吸附为主,其吸附等温线可借助Langmuir模型进行描述。该杂化膜对As(V)和As(III)的最大吸附容量分别为42.17mg/g和32.90mg/g。研究结果表明,MOFs分散的电纺纳米纤维膜很好地继承了MOFs的原始吸附特性,在不损失MOFs的情况下表现出良好的再生性。综上,静电纺丝是制备MOFs杂化膜的一种有效且实用的方法,使复合物在使用后很容易收集。

 

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图1.(a)PAN纳米纤维和(b)含有10wt%UiO-66 MOF的纳米纤维的SEM图像和纤维直径分布。

 

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图2.所制备的10wt%UiO-66/PAN纳米纤维的SEM和元素映射。

 

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图3.(a)对As(V)和As(III)物种吸附容量的伪一级模型和(b)伪二级模型;UiO-66/PAN对(c)As(V)和(d)As(III)物种吸附容量的Langmuir和Freundlich等温线模型曲线。

 

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图4.(a)具有不同MOFwt%的UiO-66/PAN的砷去除率。(b)pH值对As(III)和As(V)吸附的影响。(c)共存离子对As(III)和As(V)吸附的影响(Cions=100mg/L)。(d)SiO32-和HPO42-对As(III)和As(V)吸附的影响(Cions=10mg/L)。

 

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图5.UiO-66/PAN的回收率。

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