DOI: 10.1002/admt.202000955

随着工业废水排放量的不断增加，以及保护天然水源的法规越来越严格，对高效水处理技术的需求也日益增长。在此，研究者提出将具有离子交换特性的静电纺丝聚酰亚胺纳米纤维作为吸附膜，用于处理含有染料的印染废水。通过精心选择单体，一步合成了羧基官能化的多孔聚酰亚胺，然后进一步用强阳离子和阴离子交换侧基对其进行修饰。利用核磁共振波谱和热重分析研究了聚合物的烷基化程度和总交换容量。对静电纺丝条件进行了优化，以制备出具有均匀纳米纤维结构的高柔性纤维膜。在纳米纤维膜上进行的一系列染料吸附实验揭示了聚酰亚胺主链、带电荷侧基和亲水性对染料吸附动力学的影响。进行了一项回收研究，以确定吸附膜的稳定性。结果表明，具有离子交换特性的聚酰亚胺纳米纤维膜有望用于处理含染料废水。由于其易于合成和独特的性能，该种膜在环境应用中显示出巨大的潜力。

图1.通过静电纺丝由聚电解质制备出纳米纤维膜，插图显示吸附实验筛选出的染料结构。

图2.在侧基中具有强阳离子交换和阴离子交换功能的聚酰亚胺的合成。

图3.a）P1、CEP1和AEP1的1H NMR；b）13C NMR；c）FTIR光谱表明在离子型聚合物中出现了脂肪族信号，证实了侧基的成功连接。在NMR光谱中，聚合物主链的信号标记为p，由于修饰而分裂或移动的信号标记为p*。

图4.a）不同离子交换聚合物（CEP1-CEP3和AEP1-AEP3）及其母体聚合物（P1-P3）的TGA曲线显示不同的降解步骤；b）不同聚合物的DSC曲线显示在150-300℃的温度范围内没有吸热或放热相变。

图5.a）通过NMR和TGA得出的不同离子交换聚合物的烷基化程度，由NMR结果计算得出总交换容量（TEC）；b）溶于DMF的离子交换聚合物和水中的纳米纤维膜表面的zeta电位。

图6.由a）CEP1，b）CEP2，c）CEP3，d）AEP1，e）AEP2，f）AEP3制成的纳米纤维膜的SEM图像和纤维直径分布。

图7.a）筛选负载量为0.5g/L的电纺纳米纤维膜用于吸附浓度为100mg/L的不同染料；b）CEP1-NFM纤维（0.5g/L）对水中SO、RH、MR、MO、RB CR、DR和MB（100mg/L）的平衡吸附能力；c）在水中CEP1-NFM（0.05g/L）上SO、MR、RB、CR和MB（100mg/L）的动力学等温线；d）MB和SO的吸附量及其浓度的下降（最初为100mg/L）与水中CEP1-NFM负载量的关系。e）CEP1-NFM吸附水中SO和MB的循环研究。