DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2022.07.221

目前，迫切需要利用自然界中常见的生物材料制备低成本吸附剂，以实现对Cu（II）的高效去除。在此，研究者使用低成本材料通过低能耗工艺制备了经济且可回收的钙交联藻酸盐电纺纳米纤维（SA-Ca）。制备的SA-Ca具有多孔网络结构，其平均直径、比表面积和拉伸强度分别约为129.6nm、3.409m2/g和2.73MPa。SA-Ca对水溶液中Cu（II）的最大吸附量为285.5mg/g，0.5h即可完成吸附。一般动力学模型可以很好地描述其吸附动力学，吸附等温线符合Liu模型。对吸附机理的研究表明，静电吸引、离子交换和络合协同发挥作用。更重要的是，基于离子交换机制，SA-Ca可以使用CaCl2/HCl溶液再生，不会破坏纳米纤维形态。此外，成功从水中去除了低浓度的Cu（II）（10mg/L）和其他重金属离子[Pb（II）和Cd（II），各10mg/L]，证明了低成本的生物碳水化合物聚合物基纳米纤维在去除重金属离子方面具有广阔的应用前景。

图1.SA-Ca制备示意图。

图2.重量比为8/2（A）、7/3（B）和6/4（C）的SA/PEO纤维的SEM图像。SA/PEO纳米纤维（B,E）和SA-Ca纳米纤维（D,F）的SEM图像和直径分布直方图。五次循环后SA-Ca纳米纤维的SEM图像（G）。

图3.SA-Ca纳米纤维吸附Cu（II）之前（A）和之后（B）的EDS谱图；SA-Ca纳米纤维吸附Cu（II）之前（C）、之后（D）以及解吸之后（E）的照片；SA-Ca和SA-Ca@Cu的XPS全谱图（F），SA-Ca吸附Cu（II）之前（G）和之后的O1s谱峰拟合（H），吸附后的Cu2p谱峰拟合（I）。

图4.初始Cu（II）浓度（A）、样品pH值（B）、吸附时间（C）和温度（D）对SA-Ca吸附Cu（II）的影响（n=3）。实验条件：吸附剂用量：3mg；时间：30分钟；Cu（II）的初始浓度：300mg/L；样品体积：10mL；温度：323K；酸碱度：7.0。

图5.（A）初始Cu（II）浓度为300mg/L时SA-Ca纳米纤维吸附Cu（II）的伪一级、伪二级和一般非线性拟合图（n=6）。实验条件：吸附剂用量：3mg；Cu（II）的初始浓度：300mg/L；样品体积：10mL；温度：323K；酸碱度：7.0。（B）不同初始Cu（II）浓度下SA-Ca纳米纤维吸附Cu（II）的Langmuir、Freundlich和Liu非线性拟合图（n=6）。实验条件：吸附剂用量：3mg；时间：30分钟；样品体积：10mL；温度：323K；酸碱度：7.0。

图6.（A）SA-Ca对Cu（II）的循环吸附能力（n=3）。实验条件：吸附剂用量：3mg；时间：30分钟；Cu（II）的初始浓度：300mg/L；样品体积：10mL；温度：323K；酸碱度：7.0。（B）Cu（II）解吸后SA-Ca纳米纤维的EDS光谱。实验条件：吸附剂用量：3mg；时间：30分钟；Cu（II）的初始浓度：300mg/L；样品体积：10mL；温度：323K；酸碱度：7.0。

图7.经SA-Ca纳米纤维吸附后空白、加标矿泉水和河水样品以及上清液的电泳图谱。实验条件：Cu（II）浓度：50mg/L；吸附剂用量：10mg；时间：30分钟；样品体积：1mL。CE条件：毛细管，86cm（有效长度56cm）×内径50μm；背景溶液，10mM CH3COOH-1mM EDTA（pH4.7）；分离电压，-25kV；静力进样，10cm×10s；检测波长，254nm。