改性聚丙烯腈纳米纤维膜对水中Pb2+和亚甲基蓝的吸附性能研究

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静电纺丝技术制得的纳米纤维膜有着较大的比表面积,较高的孔隙率和特殊的网格结构,在污染物的吸附去除等领域有良好的应用前景。本文应用静电纺丝法,以聚丙烯腈为原料,分别共混掺杂具有优良吸附特性的β-环糊精和羟基磷灰石,制备了聚丙烯腈/β-环糊精纳米纤维膜和聚丙烯腈/羟基磷灰石纳米纤维膜,研究其对水溶液中的Pb2+和亚甲基蓝(MB)的吸附性能和作用机理。(1)应用静电纺丝技术制得了聚丙烯腈/β-环糊精纳米纤维膜(PAN/β-CD),在PAN和β-CD的质量比为8:2、溶液pH=8、吸附剂投加量为1.0g/L的条件下,PAN/β-CD对浓度为100mg/L的MB溶液的吸附容量为70.80mg/g,相同条件下是纯PAN纳米纤维膜对MB吸附容量的3.49倍;在溶液pH=5.5、吸附剂投加量为2.0g/L的条件下对浓度为200mg/L的Pb2+溶液的吸附容量为48.89mg/g,相同条件下是纯PAN纳米纤维膜对Pb2+吸附容量的3.84倍。(2)采用共沉淀法自制了纳米羟基磷灰石(HAP),应用静电纺丝技术制得了聚丙烯腈/羟基磷灰石纳米纤维膜(PAN/HAP),当PAN和HAP质量比为7:3、溶液pH=5、吸附剂投加量为1.0g/L的条件下,PAN/HAP对浓度为80mg/L的MB溶液、400mg/L的Pb2+溶液的吸附容量分别为62.44mg/g、111.92mg/g,相同条件下是纯PAN纳米纤维膜对MB和Pb2+吸附容量的3.08倍和8.79倍。(3)PAN、PAN/β-CD和PAN/HAP三种纳米纤维膜对Pb2+和MB的吸附均符合准二级吸附动力学模型和Langmuir等温吸附模型。PAN/β-CD膜对MB的吸附主要依靠β-CD的空腔结构对MB的包合作用和静电吸引作用;PAN/HAP膜对Pb2+的吸附主要依靠HAP与Pb2+的离子交换作用以及HAP上羟基对Pb2+的配合作用。(4)经过五次重复利用,PAN、PAN/β-CD和PAN/HAP三种纳米纤维膜对Pb2+的吸附容量分别能达到初始吸附容量的30.28%、62.50%、82.26%;对MB的吸附容量分别能达到初始吸附容量的42.16%、72.52%、60.40%。
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