DOI: 10.1007/s10570-022-04629-z

快速的全球工业化加剧了全球水生生态系统的重金属污染。在这项研究中，通过加入壳聚糖（CS）并使用常规和核壳静电纺丝方法，获得了可有效去除重金属的绿色、超细纤维素基多孔纳米纤维膜。分析了静电纺丝溶液参数、微观形貌和孔隙率、化学活性位点、热稳定性和生物复合纳米纤维膜吸附性能之间的关系。考察了初始浓度、溶液pH值和相互作用时间等因素对铜离子吸附的影响。结果表明，具有50%和30%CS负载的常规和核壳超细纳米纤维的平均直径分别为56.22nm和37.28nm。与常规膜相比，核壳醋酸纤维素（CA）/CS生物复合纳米纤维膜表现出较弱的热稳定性，最高热分解温度较低，为48.2℃，可诱导更多铜离子的表面聚集。与核壳静电纺丝相比，传统的单喷嘴静电纺丝可获得更均匀的化学吸附位点分布，从而有效提高铜离子的吸附性能，并减少纳米纤维膜在吸附过程中的表面收缩。当水溶液pH值为5时，30%CS常规纳米纤维膜显示出最佳的铜离子吸附容量（86.4mg/g）。可再生生物质与有效化学吸附位点的巧妙组合、产生交织多孔结构的静电纺丝技术以及低成本且操作简便的吸附方法在水处理方面显示出广阔的应用前景。

图1.不同CA/CS比下静电纺丝溶液的表面张力和电导率

图2.CA/CS生物复合纳米纤维膜的宏观和微观形貌及其直径：A）10%CS，B）30%CS，C）50%CS，D）70%CS，E）90%CS，F）核壳30%CS，G）核壳结构的TEM图像

图3.CA/CS生物复合纳米纤维膜的原子力显微镜图像：A）30%CS，B）90%CS，C）核-壳30%CS

图4.A）CA/CS生物复合纳米纤维膜的N2吸附-解吸等温线和B）孔宽分布图

图5.CA/CS生物复合纳米纤维膜的FTIR光谱

图6.具有核壳结构和常规复合结构的CA/CS生物复合纳米纤维膜的TG和DTG曲线

图7.铜离子吸附后的SEM-EDS：A1-D1）CS，A2-D2）30%CS，A3-D3）核壳，A4-D4）碳化后的30%CS

图8.CA/CS生物复合纳米纤维膜的吸附性能：A为时间与Q的关系，B为初始浓度与饱和Q的关系，C为pH与饱和Q的关系

图9.CA/CS生物复合纳米纤维膜的表面化学成分：A1,A2）吸附前后30%CS的N1s光谱；B1,B2）吸附前后核壳结构的N1s光谱；C1,C2）吸附后30%CS和核壳结构的Cu2p光谱

图10.CA/CS生物复合纳米纤维膜的吸附机理