罗丹宁包覆PBS纳米纤维膜对重金属离子和染料的吸附性能研究

Mao Fan, Bin Zhang, Li Fan, Feng Chen and Qiang Fu*

近年来，由于重金属在水溶液中的易积累性和高毒性，被认为是对环境和人类健康具有高潜在风险的物质。此外，有机染料也极大地影响着人类健康和可持续发展。刚果红(CR)和结晶紫(CV)是常见的染料和酸碱指示剂，广泛存在于皮革鞣制、纺织、化妆品以及印刷等行业。大多数有机染料和重金属离子是水溶性的，大量存在于工业废水中。因此，安全、方便、快捷地去除废水中的重金属离子和有机染料是一个迫切需要解决的问题。

图1 a改性PBS膜的制备原理和吸附过程；b罗丹宁自聚合机理。

本文利用罗丹宁对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)纳米纤维膜进行简单包覆，可制备出经济、高效、环保、可生物降解的水净化处理薄膜。研究了改性PBS纳米纤维膜对重金属离子(Hg(Ⅱ)、Ag(Ⅰ))和染料(刚果红、结晶紫)的吸附性能。

图2 a)Ag⁺和b)Hg²⁺的吸附量随时间的变化,c)和d)分别表示改性PBS膜对Ag⁺和Hg²⁺的准一级吸附模型和准二级吸附模拟。

图3 a)CR和b)CV的吸附量随时间的变化,c)和d)分别表示改性PBS膜对CR和CV的准一级吸附模型和准二级吸附模拟。

由于表面络合和静电相互作用，改性后的PBS纤维膜对重金属离子和染料有较好的吸附能力。对Hg²⁺、Ag⁺、CR和CV的最大吸附容量分别为122.3、91.2、138.5和109.4 mg/g。随后利用玻砂漏斗对改性膜的CR和CV动态吸附性能进行测试，结果发现改性膜在10 s内对CR和CV的吸附量分别为111.2和83.0 mg/g。吸附动力学和吸附等温线研究表明，改性PBS纤维膜的吸附行为符合二阶吸附模型，即吸附过程由物理吸附(纯PBS)转变为化学吸附(改性PBS)。本研究为用于污水处理的高分子薄膜提供了一种便捷、环保的制备方法，同时也扩展了可生物降解高分子材料的应用范围。

Journal of Polymers and the Environment

原文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s10924-021-02086-6

资料提供：樊茂

审核：吴凯

编辑:樊茂