DOI: 10.1016/j.jhazmat.2021.125113

为了解决氟化物引起的饮用水安全问题，首次采用同步双向拉伸和羧化的方法，设计并批量制备了一种新型羧化聚丙烯腈纳米纤维膜（C-PAN NFM）。C-PAN NFM是由交联纳米纤维构成的层状堆叠结构。由于其较高的比表面积、出色的亲水性、大量的羧基和胺基，C-PAN NFM表现出较高的氟化物吸附能力和优异的选择性。C-PAN NFM的羧化和酸处理均显著提高了其对氟化物的吸附能力。具体而言，C-PAN NFM具有极好的可重复使用性，无二次污染。C-PAN NFM对氟化物的吸附行为以化学吸附为主，吸附机理主要由氢键和离子交换驱动。可大批量生产的C-PAN NFM是一种新型聚丙烯腈基多孔膜，具有较高的除氟效率和可回收性。

图1.a）制备C-PAN NFM的示意图。b，c，d）PAN膜、PAN NFM和C-PAN NFM的照片和SEM图像。

图2.PAN和C-PAN化学成分的表征。a）PAN NFM、C-PAN NFM、酸处理的C-PAN NFM、F-吸附后的C-PAN NFM和再生C-PAN NFM的FTIR光谱（分别用A、B、C、D和E标记）。b）PAN NFM、C-PAN NFM和氟化物吸附后的C-PAN NFM（C-PAN-F）的XPS全扫描光谱。c，d）C-PAN NFM的C1s和N1s高分辨率XPS光谱。

图3.a）氟化物吸附后C-PAN NFM的F1s高分辨率XPS光谱和拟合数据。b，c）氟化物吸附前后C-PAN NFM的O1s高分辨率XPS光谱和拟合数据。

图4.a，b）8个吸附-解吸循环后，C-PAN NFM和再生C-PAN NFM的SEM图像。c，d，e，f）分别为吸附后C-PAN NFM中C、N、O和F元素的EDS元素分布图。

图5.不同参数对C-PAN NFM吸附性能的影响。a）酸处理溶液的pH。b）PAN NFM、未经酸处理的C-PAN NFM（C-PAN-N）和经酸处理的C-PAN NFM（C-PAN-A）的比较。c）NaF溶液的初始pH和C-PAN NFM的Zeta电位。d）吸附剂量和e）干扰阴离子。f）C-PAN NFM可重用性。

图6.a）C-PAN NFM在50mL 50mg/L NaF溶液（298K，pH=4，吸附剂量=5mg）中的平衡吸附等温线和拟合线。b）C-PAN NFM在100mL 50mg/L NaF溶液中的吸附动力学（298K，pH=4，吸附剂量=5mg）。c）ln（1-F）与t，d）t/Qt与t，e）Qt与t^0.5以及f）Qt与lnt的动力学数据图和拟合线。

图7.C-PAN NFM与其他吸附剂的Kd值比较。