DOI:10.1016/j.seppur.2020.118216

目前，由可再生生物质的简单一步水热碳化反应制备的功能性碳纳米球（CNS）因其制备方法简单、成本低、环保而备受关注。然而，由于难以从水相中回收，CNS的应用受到许多限制。在此，研究者提出了一种简便、经济高效且可持续的合成途径，通过水热碳化、静电纺丝和碱活化处理工艺的完美结合制备了一种具有大量羧基的PAN/CNS纳米纤维膜（NFM），可有效吸附La3+离子。所制备的具有超高CNS负载（最高70wt％）的PAN/CNS NFMs显示出良好的柔性和优异的La3+离子吸附量。吸附数据遵循Langmuir等温线和拟二级动力学模型，根据Langmuir等温线模型计算得出的La3+离子最大吸附量高达174.5mg/g。此外，还对吸附热力学进行了探讨，结果表明，La3+离子在活化PAN/CNS-70 NFMs上的吸附是一个自发的吸热过程。同时，活化PAN/CNS-70 NFMs具有良好的可重复使用性，经过三次循环测试后，吸附效率仍保持在90％左右。值得注意的是，这项工作为构建一种经济高效且环保的纳米纤维吸附剂，以高效回收La3+离子提供一种新的策略。

图1.（A）所制备的功能性CNS的FESEM图像和（B）TEM图像；（C）CNS的直径分布和（D）FTIR光谱。

图2.（A）具有不同CNS负载的PAN纳米纤维膜的典型FESEM图像：（A）0wt％；（B）30wt％；（C）40wt％；（D）50wt％；（E）60wt％；（F）70wt％。

图3.（A）具有70wt％CNS负载的PAN纳米纤维膜的TEM图像，（B）经过碱活化处理后具有70wt％CNS负载的PAN纳米纤维膜的典型FESEM图像。

图4.碱活化处理前后PAN NFMs（a），CNS（b），PAN/CNS-70 NFMs的FTIR光谱。

图5.pH值对活化PAN/CNS-70 NFMs（CO=200ppm）吸附La3+离子的影响。

图6.（A）初始浓度对活化PAN/CNS-70 NFMs吸附La3+离子容量的影响。根据Langmuir方程（B）和Freundlich方程（C），La3+离子在活化PAN/CNS-70 NFMs上的吸附等温线。

图7.（A）接触时间对活化PAN/CNS-70 NFMs吸附La3+离子容量的影响。活化PAN/CNS-70 NFMs吸附La3+离子的伪一阶动力学模型（B）和伪二阶动力学模型（C）。

图8.（A）温度对活化PAN/CNS-70 NFMs吸附La3+离子的影响；（B）活化PAN/CNS-70 NFMs吸附La3+离子的热力学。

图9.（A）活化PAN/CNS-70 NFMs在四个吸附-解吸循环中对La3+离子的再生率，（B）活化PAN/CNS-70 NFMs在四个吸附-解吸循环后的FESEM图像。

图10.（A）吸附La3+离子之前（a）和之后（b）,活化PAN/CNS-70 NFMs的FTIR光谱，（B）活化PAN/CNS-70 NFMs上La3+离子的可能吸附过程。