DOI: 10.1016/j.clay.2022.106460

通过将氨基接枝埃洛石纳米管（Hal-NH2s）涂覆在聚合物膜上并将其嵌入聚合物溶液中来增强壳聚糖（CS）/聚乙烯醇（PVA）电纺纳米纤维的吸附/过滤性能。与其他功能化材料相比，新型仙人掌状纳米纤维具有更高的Cd（II）和Pb（II）吸附能力。通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和X射线衍射（XRD）验证了功能化Hals的组成变化。对负载Hal-NH2的纳米纤维的形态及热/机械性能进行了表征。在吸附过程中，对Hal-NH2负载、pH、温度、接触时间和重金属离子初始浓度等潜在影响参数的影响进行了优化。根据拟合良好的Langmuir模型，Hal-NH2包埋纳米纤维在120分钟内对Cd（II）和Pb（II）离子的最大吸附量分别为454.5和476.2mg/g，而Hal-NH2涂覆纳米纤维的对应值更高，分别为516.3和551.6mg/g。吸附过程的动力学研究表明，实验数据遵循伪二级模型。与Hal-NH2涂覆纳米纤维相比，Hal-NH2包埋纳米纤维是相对稳定的，并且在五次吸附/解吸循环后它们的吸附能力几乎保持不变。这些亲和膜显示出良好的Cd（II）和Pb（II）离子去除性能及均匀的渗透通量，这表明该类材料有望成为下一代吸附过滤器。

图1.（a）埃洛石纳米管的胺化反应，（b）重金属离子与Hal-NH2s的相互作用，以及（c）功能化纳米管与CS/PVA膜之间的相互作用。

图2.（A）a）Hal和b）Hal-NH2的FTIR光谱和（B）XRD，（C）（c）PVA粉末、（d）CS粉末、（e）CS/PVA纳米纤维和（f）CS/PVA/Hal-NH2纳米纤维的ATR-FTIR光谱。

图3.（A）CP、（B）CPHalN3%、（C）CPHalN5%和（D）CPHalN7%纳米复合ENMs的（a）FESEM图像、（b）纤维直径分布和（c）3D AFM图像。

图4.（a）CPHalN3%、（b）CPHalN7%、（c）CPHalN9%和（d）CPHalNC ENMs中Hal纳米纤维的EDAX和Si映射。

图5.Hal-NH2涂层CS/PVA ENM；（a-b）新鲜样品和（c）第一次再生后。

图6.电纺CS/PVA/Hal-NH2纳米纤维的力学性能：（A）（a）CP，（b）CP-交联，（c）CPHalN3%，（d）CPHalN5%，（e）CPHalN7%，和（f）CPHalN9% ENMs的力-拉伸曲线，（B）拉伸强度，以及（C）在10mm/min下的断裂伸长率。

图7.（a）CP、（b）CPHalN3%、（c）CPHalN5%、（d）CPHalN9%和（e）CPHalNC ENMs在10℃/min下进行A）加热过程，以及B和C）冷却过程的DSC曲线。

图8.（A）Hal-NH2s在CS/PVA/Hal-NH2s ENM中的负载量、（B）吸附剂类型、（C）pH值、（D）离子初始浓度和（E）接触时间对水溶液中（a）Pb（II）和（b）Cd（II）吸附能力的影响（（C-E）使用CPHalN7wt.%亲和膜）。

图9.对CPHalN7wt%吸附剂的A）Pb（II）和B）Cd（II）去除性能进行（a）吸附-（b）解吸循环再生研究。

图10.A）CS/PVA/Hal-NH2s ENM中Hal-NH2s的负载量，B）膜厚度，C）进料初始浓度和D）操作温度对（a）水通量和（b）金属离子去除率的影响（（B-D）使用CPHalN7wt%亲和膜）。