DOI: 10.1016/j.seppur.2023.123610

开发高效、低成本、可重复使用的抗生素吸附剂是废水处理的一大挑战。在此，本研究首次通过静电纺丝技术和绿色水热法制备出一种聚丙烯腈@碳/MIL-101（Fe）复合纳米纤维膜（PAN@C/MIL-101（Fe）），其显示出较高的四环素（TC）吸附性能。MIL-101（Fe）纳米晶体在活性水热碳涂层电纺PAN纳米纤维膜表面原位均匀生长。水热碳和MIL-101（Fe）掺入纳米纤维膜明显增强了其吸附能力。吸附过程遵循拟二阶动力学模型和Freundlich等温线模型，对TC的吸附容量为392.64 mg/g。此外，PAN@C/MIL-101（Fe）表现出高选择性和良好的再生性，五次循环后去除率保持在94%以上。经过真实废水过滤实验后，TC的化学需氧量（COD）浓度从155.55 mg/L显著下降至51.84 mg/L，低于污水排放标准（GB 21904-2008）。本研究为均匀MOFs改性碳涂层纳米纤维膜吸附剂提供了一种很有前途的绿色策略，在实际抗生素废水处理中具有潜在的应用价值。

图1.PAN@C/MIL-101（Fe）的制备过程示意图（A）。PAN/BDC（B）、PAN-N（C）、PAN@C（D）和PAN@C/MIL-101（Fe）（E,F）的SEM图像和直径分布。PAN@C/MIL-101（Fe）的TEM图像（G）。

图2.PAN/BDC、PAN-N、PAN@C和PAN@C/MIL-101（Fe）复合纳米纤维的FT-IR光谱（A）。MIL-101（Fe）粉末和PAN@C/MIL-101（Fe）复合纳米纤维的XRD图谱（B）。PAN@C/MIL-101（Fe）复合纳米纤维的热重分析（C）。不同膜的N2吸附-解吸等温线（D）。

图3.PAN@C/MIL-101（Fe）复合纳米纤维的XPS全扫描光谱（A）。原始（1）和TC负载PAN@C/MIL-101（Fe）复合纳米纤维（2）的XPS Fe2p（B）、C1s（C）、N1s（D）和O1s（E）光谱。

图4.初始溶液pH对TC吸附的影响（A）。PAN@C/MIL-101（Fe）和PAN@C的pHIEP（B）。共存污染物对TC吸附的影响（C）。具有不同反应浓度的PAN@C/MIL-101（Fe）对TC的吸附（D）。不同纳米纤维吸附剂的比较吸附（E）。PAN@C/MIL-101（Fe）对不同抗生素的选择性吸附（F）。

图5.PAN@C/MIL-101（Fe）对TC的吸附动力学（A）。TC吸附的拟一阶模型（B）、拟二阶模型（C）和Elovich模型（D）的拟合曲线。

图6.与其他报道的吸附剂的吸附容量比较。

图7.TC在PAN@C/MIL-101（Fe）复合纳米纤维上的吸附等温线（A），线性Langmuir模型（B）、线性Freundlich模型（C）和线性Temkin模型（D）。

图8.PAN@C/MIL-101（Fe）纳米纤维动态过滤TC（A）。PAN@C/MIL-101（Fe）复合纳米纤维过滤器的过滤效率和通量（B）。TC吸附的吸附-解吸循环（C）。五次循环后PAN@C/MIL-101（Fe）复合纳米纤维的SEM图像（D）。