DOI: 10.1016/j.cej.2023.142501

结构优良的静电纺丝纤维与分子印迹膜（MIMs）在选择性分离领域备受关注。本工作展示了一种硼酸盐亲和（TBA）-功能化的电纺纤维基MIM，其具有针对莽草酸（SA）的设计结合位点。其中，电纺聚丙烯腈（PAN）纤维用作支撑材料。具体而言，通过静电纺丝而不是化学接枝在PAN基底上构建聚乙烯亚胺（PEI）-PAN中间层。比较了PEI-PAN中间层与PEI接枝膜的作用以及分离性能。通过静电纺丝引入PEI增强了PAN基底和印迹层之间的粘附性，此外，为更多的硼酸基元提供了丰富的反应位点，以降低硼酸的pKa值。这种“三明治状”SA分子印迹PAN膜（S-MIPM）具有较好的完整性、优异的孔结构和增强的选择性吸附性能。在中性条件下，S-MIPM的吸附量为68.64mg/g，纯水通量为1413L/m²/h/bar。S-MIPM的吸附能力比化学接枝法制备的膜高3.1倍，证明了该策略的优势。该膜显示出良好的选择性渗透能力，有望为通过硼酸盐亲和力选择性分离1,2-二醇提供更好的方向。

图1.热压前（a1-a2）和热压后（b1-b2）PAN纳米纤维的不同放大倍率SEM图像。用扫描电镜对PEI-PAN/PAN纳米纤维（c1-c2）和TFPP/PAN纳米纤维（d1-d2）的表面形态进行表征。插图为相关的直径分布图。TFPP/PAN纳米纤维的相应EDX元素映射图像（e）。

图2.S-MIPM在不同放大倍数下的SEM图像（a和b）。插图是相关的直径分布图。S-MIPM的EDX元素映射图像（c）。PAN（d）、PEI-PAN/PAN（e）和S-MIPM（f）的AFM图像。

图3.热压PAN、PEI-PAN/PAN、TFPP/PAN和S-MIPM的FT-IR光谱（a）。PEI和PAN之间胺化交联过程的相应反应机理（b）。

图4.静电纺丝PAN纳米纤维、PEI-PAN/PAN和S-MIPM的XPS宽扫描光谱（a）。PAN（b）和PEI-PAN/PAN（c）的高分辨率O1s拟合结果。PAN（d）和PEI-PAN/PAN（e）的高分辨率N1s。S-MIPM的B1s XPS光谱（f）。

图5.PAN、PEI-PAN/PAN膜、S-MIPM以及pDA@PAN、PEIg-pDA@PAN和S-MIPgPM的润湿性试验（a）。PAN（b）、PEI-PAN/PAN膜（c）和S-MIPM（d）的时间依赖性水接触角。PAN、PEI-PAN/PAN膜、S-MIPM以及pDA@PAN、PEIg-pDA@PAN和S-MIPgPM的纯水通量（e）和抗张强度（f）比较。

图6.pH对PAN、PEI-PAN/PAN膜、S-MIPM（a）以及pDA@PAN、PEIg-pDA@PAN和S-MIPgPM（b）的吸附量的影响。实验条件如下：SA储备溶液：100mg/L，吸附剂：一片S-MIPM（或S-MNPM、PEI-PAN/PAN、PEIg-pDA@PAN、S-MIPgPM和S-MNPgPM），接触时间：120分钟，温度：308K，pH值5-9。S-MIPM、S-MNPM（c）以及S-MIPgPM、S-MNPgPM（d）的吸附动力学。实验条件如下：SA储备溶液：100mg/L，吸附剂：一片S-MIPM（或S-MNPM、S-MIPgPM和S-MNPgPM），接触时间：180分钟，温度：308K，pH7。S-MIPM、S-MNPM（e）以及S-MIPgPM、S-MNPgPM（f）的吸附等温线研究。实验条件如下：SA储备溶液：20-120mg/L，吸附剂：一片S-MIPM（或S-MNPM、S-MIPgPM和S-MNPgPM），接触时间：120分钟，温度：308K，pH7。

图7.在单一溶液中，S-MIPM和S-MNPM对SA及其干扰物质的选择性（a），在二元溶液中，S-MIPM与SA的特异性再结合（b）。在以下条件下进行选择性再结合试验：SA（或HDQ、p-HBA和Que）储备溶液：100mg/L，吸附剂：一片S-MIPM或S-MNPM，接触时间：120分钟，温度：308K，pH7。五个循环后S-MIPM的再生性能（c）（SA储备溶液：100mg/L，吸附剂：一片S-MIPM，接触时间：120分钟，温度：308K，pH7）。

图8.S-MIPM（a）、S-MNPM（b）、S-MIPgPM（c）和S-MNPgPM（d）对SA及其结构类似物的选择渗透性（A室：含SA、HDQ、p-HBA和Que的100mL进料溶液，20mg/L，B室：100mL去离子水，吸附剂：一片S-MIPM（或S-MNPM、S-MIPgPM和S-MNPgPM），接触时间：300分钟，温度：308K，pH7）。

图9.纯PAN膜和S-MIPM在大肠杆菌培养基（a）和金黄色葡萄球菌培养基（b）上的图像。