DOI: 10.1016/j.seppur.2022.121942

从多种有机混合物中选择性分离某些染料的纳米纤维膜对于许多高级应用非常重要。尽管已经报道了包括混合基质膜或精心设计的表面改性在内的多种策略来制备这些先进的膜，但它们在繁琐的实验工作和长期稳定性方面仍然受到限制。在此，本研究设计并合成了一系列含有侧亲核腈和带负电荷的磺酸盐基团的超级工程聚芳醚，并通过一步静电纺丝技术进一步加工成纳米纤维膜（NFM）。由于存在高密度的表面活性结合位点，电纺聚合物纳米纤维对亚甲基蓝阳离子有机染料具有796.25mg/g的高吸附能力。更重要的是，优化的聚合物NFM能够从与其他染料分子的混合物中快速选择性地去除阳离子染料，即使经过八次分离-再生循环，阳离子染料的去除效率仍高达99%。由于其易于制造、高选择性净化特性以及良好的可回收性，本工作提出的方案将为制造用于废水净化的先进分离膜开辟一条新的途径。

图1.磺化PEN基纳米纤维膜（NFM）的制备以及能够选择性去除染料混合物中阳离子染料的多重相互作用示意图。

图2.磺化PEN的化学结构（a）、FTIR光谱（b）和NMR光谱（c-e）。

图3.不同化学结构的PEN电纺纳米纤维的SEM形貌及其对应的纤维直径直方图。

图4.电纺PEN纳米纤维在氮气气氛中的热分解曲线（a）和相应的热分解行为差异性（b）。

图5.分别通过拟一级（a）、拟二级（b）、颗粒内扩散（c）和Elovich（d）模型拟合PEN纳米纤维吸附剂的MB吸附动力学。

图6.采用不同模型对PEN纳米纤维吸附剂的MB吸附等温线进行非线性拟合（a），当前PEN纳米纤维吸附剂与先前报道的吸附剂的MB吸附容量比较（b）。

图7.PEN（B3S7）吸附剂对MB的吸附热力学分析。

图8.存在不同无机盐（a）和不同pH值（b）时优化的PEN（B3S7）纳米纤维吸附剂的MB去除效率。

图9.电纺PEN纳米纤维吸附剂在不同重复试验后的MB去除效率，染料吸附NFM在下一个吸附循环之前用含有乙醇的HCl水溶液再生。

图10.纳米纤维对三种有机染料的去除效率（a）和MO-MB混合染料吸附过程中的浓度变化（b），室温下在100mL染料水溶液（50mg/L）中加入20mg PEN（B5S5）纳米纤维吸附剂以进行吸附。

图11.扭曲和折叠PEN NFM的图像（a），在0.09MPa压力下从15mL MB-MO混合染料溶液（50mg/L）中选择性分离阳离子MB（b），水和混合染料溶液的分离通量（c），优化PEN NFM的八个分离-再生循环期间的MB去除效率（d）。

图12.层压PEN纳米纤维膜从混合染料溶液中选择性分离阳离子有机染料的示意图。