DOI: 10.1016/j.jenvman.2021.111996

迫切需要开发用于从水溶液中去除重金属离子的有效策略，因为这些污染物具有很强的毒性和致癌性，并且对生物会产生有害影响。当前研究的重点在于电纺吸附纳米纤维膜的制备及其对超滤废水中有毒Ni（II）和Cu（II）的去除效果。用硫醇官能团修饰水热合成的钛酸酯纳米管（TNT），然后通过静电纺丝工艺直接掺入聚氯乙烯纳米纤维基质中，以制备吸附膜。利用XPS、FTIR、FESEM、EDX和TEM分析对所制备的电纺纳米纤维膜和纳米吸附剂的理化性质、表面结构和形貌进行了表征，并评估了其在连续超滤模式下的重金属离子去除性能。在金属离子的吸附过滤中，考察了UF系统中的影响因素，包括纳米吸附剂的负载量（0.5-1.5wt％），初始金属离子浓度（60-150mg/L），进料温度（约为25°C-45°C），竞争离子的存在和可重复使用性，该超滤系统含有1.5wt％硫醇修饰TNT和原始TNT吸附剂的膜，与其他膜相比，表现出优异的去除效率。含1.5wt％官能化TNT的膜的Cu（II）和Ni（II）去除效率最高，分别为90％和86.7％。正如预期的那样，由于修饰的TNT吸附剂在电纺纳米纤维的大表面积上均匀分散并且聚集较少，因此可以利用纳米颗粒的更大吸附容量。而且，由于硫醇官能团对金属离子具有很强的亲和力，这些膜能更有效地去除金属污染物。此外，在存在竞争离子的情况下，所制备的膜对Cu（II）的去除效率没有明显变化。即使在连续超滤实验中经过四个吸附/再生循环后，所制备的膜仍能达到令人满意的性能，证明了所制备的吸附性纳米纤维膜用于去除重金属离子的可行性和有效性。

图1.电纺纳米纤维膜的制备步骤。

图2.在不同的纳米吸附剂负载下，所制备的纳米纤维膜的上表面和横截面的FESEM显微照片；PVC支撑层（a，b），PVC-TNT-0.5（c，d），PVC-TNT-1（e，f），PVC-TNT-1.5（g，h）和PVC-TNT/SH-1.5（i，j）。

图3.TNT/SH NPs的XPS光谱：全扫描（a）以及Ti2p（b），O1s（c），S2p（d），C1s（e）和Si2p（f）的高分辨率光谱。

图4.PVC-TNT-1.5和PVC-TNT/SH-1.5纳米纤维膜在不同初始进料浓度下处理Cu2+和Ni2+废水的性能与时间的关系；实线：离子去除百分比，虚线：渗透液中离子的浓度。

图5.PVC-TNT和PVC-TNT/SH纳米纤维膜在不同吸附剂量下处理Cu2+和Ni2+废水的性能随时间的变化；实线：离子去除百分比，虚线：渗透液中离子的浓度。

图6.当存在Zn2+作为竞争离子时，PVC-TNT-1.5和PVC-TNT/SH-1.5纳米纤维膜处理Cu2+和Ni2+废水的性能与时间的关系；二元溶液进料浓度：60mg/L-60mg/L；实线：离子去除百分比，虚线：渗透液中离子的浓度。

图7.恢复后，PVC-TNT-1.5和PVC-TNT/SH-1.5纳米纤维膜处理Cu2+和Ni2+废水的性能与时间的关系；进料浓度=60mg/L，0.05M HCl作为剥色剂；实线：离子去除百分比，虚线：渗透液中离子的浓度。