DOI: 10.1016/j.eti.2021.102258

本研究采用静电纺丝/电喷雾相结合的方法制备了二氧化硅纳米粒子（NPs）修饰亲水分层静电纺丝聚丙烯腈（PAN）。该膜作为一种有效的吸附剂用于去除水溶液中的孔雀石绿（MG）和亚甲基蓝（MB）阳离子染料（CDs）。表征了所制备膜的结构及性能，随后进行了平衡、动力学和热力学研究。间歇吸附实验的结果表明该过程是吸热且具有pH依耐性的。根据拟一级和拟二级动力学模型分别描述了复合和修饰纳米纤维（PAN-SiO2和PAN/SiO2（ES））的吸附行为。将Langmuir和Langmuir-Freundlich等温线模型应用于实验吸附数据，以评估染料在PAN-SiO2和PAN/SiO2（ES）上的最大吸附容量。结果表明，MG和MB的有效去除（25mg/L溶液的对应值分别为98.3%和83.9%）在7分钟内发生。由于其优异的可重复使用性，该膜可在酸处理后回收利用。

图1.PAN-SiO2和PAN/SiO2（ES）纳米纤维的制备过程示意图。

图2.（a）PAN、（b）PAN-SiO2和（c）PAN/SiO2（ES）的FESEM及其纤维直径的频率。

图3.PAN-SiO2的TEM图像，（a、b和c）放大500nm，（d）放大1μm。

图4.（a）PAN-SiO2和（b）PAN/SiO2（ES）的EDX分析以及Si和O的EDX映射图像。

图5.（a）PAN、（b）PAN-SiO2和（c）PAN/SiO2（ES）的AFM图像。（d）PAN、PAN-SiO2和PAN/SiO2（ES）的BJH图以及（e）N2吸附/解吸等温线。

图6.（a）制备的膜在空气中5秒内的WCA。（b）1s后所有样本的WCA。

图7.CDs吸附前后，（a）PAN、PAN-SiO2和PAN/SiO2（ES）以及（b）MG、MB和PAN/SiO2（ES）的FTIR光谱。（c）CDs与PAN/SiO2（ES）相互作用的可能机理。

图8.（a）溶液pH值对MG平衡吸附能力的影响。（b）PAN/SiO2（ES）膜的零电荷点pH（pHPZC）。

图9.在25℃和pH=5.9的条件下，MG在（a）PAN、（b）PAN-SiO2和（c）PAN/SiO2（ES）上吸附的平衡实验数据。（d）在25℃和pH=5.9的条件下，MB在PAN/SiO2（ES）上吸附的平衡实验数据。

图10.（a）新鲜和再生膜的PWF以及染料溶液通量，（b）PAN、PAN-SiO2和PAN/SiO2（ES）上的MG去除效率（pH=5.9和进料浓度=25mg/l），以及NFs膜的可重复使用性。（c）PAN、PAN-SiO2和PAN/SiO2（ES）的MG截留率随时间的变化，（d）PAN、PAN-SiO2和PAN/SiO2（ES）的%FRR。（e）PAN/SiO2（ES）NFs排斥CDs的示意图。