水体污染物种类繁杂，单一处理工艺难以达标。同步协同去除多种污染物，可简化处理流程、降低运行成本，高效削减水体复合污染，对水生态保护与水环境治理具有关键价值。
近日，长春理工大学董相廷教授、邵红副教授团队在期刊《Separation and Purification Technology》上，发表了最新研究成果“Electrospun flexible dual-MOF nanofiber membranes for efficient capture of multiple pollutants in single and binary systems”。研究者通过静电纺丝法制备了双金属有机框架纳米纤维膜（UMCPNMs-2），实现了染料与除草剂的同时去除。结果表明该纳米纤维膜具有优异的柔韧性、水稳定性和吸附性能，其对亚甲基蓝（MB）的饱和吸附容量高达299.77 mg/g，对2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）的吸附容量可达152.78 mg/g，吸附性能显著优于多数传统吸附剂。准二级动力学模型与Langmuir等温吸附模型能够精准拟合MB与2,4-D在纤维膜表面的吸附过程。二元共存体系中，两种污染物可协同促进同步吸附，且材料循环再生稳定性良好。本工作提供了一种普适化制备思路，可构筑高性能、环境友好型吸附材料，在水污染治理领域拥有良好的应用潜力。
图1：双金属有机框架纳米纤维膜去除多种类污染物示意图。
如图2所示，UiO-66-NH2呈规整八面体形貌，MIL-101(Cr)则为多面体结构，颗粒存在团聚现象。纯复合纳米纤维膜CPNMs由无序排布的纳米纤维构成，纤维表面光滑，无串珠缺陷。掺杂UiO-66-NH2与MIL-101(Cr)后，UMCPNMs-2纤维表面变得粗糙，纤维膜中可见明显颗粒凸起。上述结果证实两种MOF材料已成功负载于UMCPNMs-2纤维膜内部。
图2：(a) UIO-66-NH2, (b) MIL-101(Cr), (c) CPNMs, (d) UMCPNMs-2的扫描电镜图。
如图3所示，UMCPNMs-2平整性与弯折性能优异，甚至可折叠成纸鹤造型，证明了UMCPNMs-2具备优异的柔韧特性。
图3：UMCPNMs-2 不同状态下的实物图。
如图4、图5所示，随着MB与2,4-D初始浓度升高，UMCPNMs-2平衡吸附容量(qe)先快速上升，随后增速放缓并趋于平稳，表明吸附逐步达到吸附平衡。对比相关系数(R2)可知，Langmuir 等温模型拟合效果最优，说明了吸附过程属于单分子层吸附。经模型计算得到MB、2,4-D理论饱和吸附容量分别为299.77 mg/g、152.78 mg/g，与实验数据高度吻合。
图4：(a)不同初始MB浓度下UMCPNMs-2的吸附等温线；(b–f)各类模型拟合曲线：(b) Langmuir模型、(c) Freundlich模型、(d) Temkin模型、(e) D-R模型、(f) Halsey模型。
图5：(a)不同初始2,4-D浓度下UMCPNMs-2的吸附等温线；(b–f)各类模型拟合曲线：(b) Langmuir模型、(c) Freundlich模型、(d) Temkin模型、(e) D-R模型、(f) Halsey模型。
如图6所示，MB与2,4-D二元共存体系可提升UMCPNMs-2对两种污染物的吸附容量，二者之间未产生竞争吸附抑制效应。
图6：(a)不同pH下单组分、二元体系中UMCPNMs-2对MB与2,4-D的吸附性能结果。
如图7和图8所示，UMCPNMs-2在碱性条件下对MB、酸性条件下对2,4-D均展现出优异吸附性能，该特性主要归因于以静电吸引为主、π-π堆积与氢键相互作用为辅的多重协同吸附机制。与此同时，纤维膜内部MIL-101(Cr)所提供的不饱和Cr3+活性位点能够优先与2,4-D分子中的羧酸根（-COO-）发生配位结合，即Cr3+与氧原子之间形成了配位键。
图7：UMCPNMs-2吸附MB、2,4-D前后O 1s、Cr 2p、N 1s高分辨XPS谱图。
图8：UMCPNMs-2吸附MB与2,4-D作用机制图。
长春理工大学硕士生王琳为该项研究成果的第一作者。本研究工作同时得到了国家自然科学基金、吉林省自然科学基金等项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.seppur.2026.138931
人物简介：
董相廷，长春理工大学化学与环境工程学院，教授，博士，博士生导师。从事纳米材料与技术研究，主要研究方向为：电纺技术构筑光电磁多功能一维纳米结构材料与特性研究；电纺技术构筑稀土化合物一维纳米材料与发光性能研究；电纺、水热与溶剂热等及其结合技术构筑低维纳米材料与表征，并将所构筑的低维纳米材料应用于光催化分解有机污染物、光催化分解水制氢、电催化析氢和析氧、锂离子电池、锂硫电池、超级电容器和气体传感器中。以第1名获吉林省技术发明一等奖1项、技术发明二等奖1项、自然科学二等奖1项；以通讯作者在Matter, Adv. Funct. Mater., Renew. Sust. Energ. Rev., Chem. Eng. J., Small, ACS Appl. Mater. Interfaces, Compos. Sci. Technol., Sensor Actuat B: Chem等国际重要期刊发表论文500余篇；获授权国家发明专利100余件；研究成果引起领域内同行的高度关注。
邵红，长春理工大学化学与环境工程学院副教授，硕士生导师，吉林省高层次人才（D类）。2020年于东北师范大学物理学院获工学博士学位，现研究方向为新型功能材料的开发。先后主持/参与国家自然科学基金、吉林省科技厅等课题10余项。以第一/通讯作者在Water Res., Chem. Eng. J., Small, Sens. Actuators B Chem., ACS Appl. Mater. Interfaces, J. Energy Storage发表论文30余篇。
