DOI: 10.1038/s41598-022-09802-9

在这项工作中，研究者通过静电纺丝制备了掺杂杜仲叶提取物（EUOL）稳定银纳米颗粒（EUOL@AgNPs）的磺化聚醚砜（SPES）/聚醚砜（PES）电纺纳米纤维膜（SP ENMs），并研究了其对水溶液中铅（Pb（II））和镉（Cd（II））离子的去除性能。通过X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和接触角（CA）测量对具有不同EUOL@AgNPs负载量的SP ENMs进行了表征。吸附研究表明，Cd（II）和Pb（II）吸附速度快，分别在40分钟和60分钟内达到平衡，遵循非线性拟二级（PSO）动力学模型。对于Cd（II）和Pb（II），Freundlich模型比Langmuir模型更好地描述了吸附等温线。在中性pH值下，对Cd（II）和Pb（II）的最大吸附容量分别为625和370.37mg/g。与Pb（II）相比，氟、氯和硝酸盐共存阴离子对Cd（II）去除的影响可忽略不计。另一方面，硅酸盐和磷酸盐的存在对Cd（II）和Pb（II）的吸附有着显著影响。此外，还研究了所制备EUOL@AgNPs-SP ENMs的可回收性、再生性和可重复使用性，它们在长达五个循环后仍保持其高吸附能力。DFT测量表明，SP-5 ENMs对Cd（II）具有最高的吸附选择性，测得对Cd（II）和Pb（II）的结合能分别为219.35和206.26kcal/mol。综上，本研究开发的ENM吸附剂可用于去除水中的重金属。

图1.（a）EUOL@AgNPs的TEM图像，（b）SP-1和（c）SP-5 ENMs的SEM显微照片。

图2.（a,b）SP-1和SP-5 ENMs的EDX，以及（c）SP-1和SP-5 ENMs的FTIR光谱。

图3.（a）SP-1 ENMs和（b）SP-5 ENMs的XRD结果，（c）SP-1和SP-5 ENMs的TGA结果，（d）SP-1和SP-5 ENMs的拉伸强度。

图4.pH对SP-1和SP-2,3,4,5 ENMs吸附去除（a）Cd（II）和（b）Pb（II）的影响，（c）SP-5 ENMs的pHpzc图。

图5.SP-1和SP-2,3,4,5 ENMs对初始浓度（a）Cd（II）和（b）Pb（II）的吸附能力。

图6.SP-1和SP-2,3,4,5 ENMs对（a）Cd（II）和（b）Pb（II）的吸附动力学曲线；[金属的初始浓度=0.2mg/L，pH-7，220rpm，100min，室温下]（根据实验数据调整非线性PFO和PSO动力学模型）。

图7.（a）Cd（II）和（b）Pb（II）吸附到SP-5 ENMs上的Langmuir和Freundlich等温线模型的平衡曲线。[金属的初始浓度=0.2mg/L，pH=7，2h，室温下]

图8.共存离子对SP-5 ENMs吸附（a）Cd（II）和（b）Pb（II）的影响，以及（c）SP-5 ENMs去除Cd（II）和Pb（II）的可回收和可重用性。

图9.（a）Cd（II）和（b）Pb（II）结合到SP-5 ENMs上。Pb（II）和Cd（II）呈深灰色，磺酸基团呈洋红色，氧呈红色，Ag呈浅绿色，S呈黄色。