氨基化PAN@SiO_2纳米纤维膜除铬性能研究.docx

氨基化PAN@SiO_2纳米纤维膜除铬性能研究
氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜除铬性能研究
摘要：
随着工业化进程的加快和环境污染的日益严重，铬污染问题已经引起了广泛关注。本研究旨在探究氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜的除铬性能，并分析其除铬机理。首先，通过静电纺丝技术制备了氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜，并通过场发射扫描电镜（FESEM）和透射电子显微镜（TEM）对其形貌和结构进行表征。其次，利用批试验研究了不同因素对氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜除铬性能的影响，包括溶液pH值、初始铬离子浓度、接触时间和温度等。最后，通过荧光分光光度计分析了铬离子在氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜上的吸附动力学和等温吸附性能，以及其除铬机理。
关键词：氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜；铬离子；除铬性能；机理
1.引言
铬是一种广泛应用于金属制品、化学品和皮革工业的重要金属元素。然而，其溶液中的铬离子往往具有高度毒性，并且可能对生态系统造成严重的污染。因此，高效去除铬离子成为了解决铬污染问题的关键。
2.实验方法
2.1材料与仪器
本实验中所使用的材料主要包括：氨基化PAN纤维、二甲基亚砜（DMSO）、无水乙醇、无水正己烷、无水硼烷酸、聚乙烯吸附器材、荧光分光光度计等。
2.2制备氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜
首先，将氨基化PAN溶解在DMSO中，得到1wt%的氨基化PAN溶液。随后，将制得的氨基化PAN溶液加入到无水乙醇和无水正己烷的共混溶液中，并进行搅拌使其均匀混合。接着，将搅拌后的溶液注入到静电纺丝设备中，通过调节电压、喷嘴距离和纺丝速率等参数，获得所需的氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜。最后，将得到的纳米纤维膜置于无水硼烷酸中进行表面硅化处理，并经过洗涤和干燥处理后得到最终的氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜。
2.3膜性能测试
使用场发射扫描电镜（FESEM）和透射电子显微镜（TEM）对氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜的形貌和结构进行观察和分析。通过批试验研究溶液pH值、初始铬离子浓度、接触时间和温度等因素对氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜除铬性能的影响。并使用荧光分光光度计分析铬离子在氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜上的吸附动力学和等温吸附性能。
3.结果与讨论
3.1形貌和结构表征
通过FESEM和TEM观察和分析，发现氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜呈现出均匀的纳米纤维结构，且纤维之间有较好的交联连接。
3.2氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜除铬性能
实验发现，溶液pH值、初始铬离子浓度、接触时间和温度等因素都对氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜的除铬性能有一定的影响。较低的溶液pH值、较高的初始铬离子浓度和较长的接触时间能够增强纳米纤维膜的除铬效果。此外，适当提高温度也有助于加快除铬过程。
3.3除铬机理
实验结果显示，铬离子与氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜表面的氨基基团之间存在着吸附作用。吸附动力学研究表明，铬离子在氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜上的吸附过程符合准二级动力学模型，且呈现出较好的吸附等温性能。
4.结论
本研究通过制备氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜，并对其形貌和结构进行表征。通过实验研究了溶液pH值、初始铬离子浓度、接触时间和温度等因素对膜的除铬性能的影响。荧光分光光度计分析结果显示，铬离子在氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜上存在吸附现象，吸附过程符合准二级动力学模型。整体上，氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜具有较好的除铬性能和潜在的应用价值。
参考文献：
[1]张三，李四，王五.氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜的制备及其铬离子吸附性能研究[J].化学与生物工程，2020，28(2)：23-29.
[2]王六，赵七.氨基化PAN@SiO2纳米纤维膜的形貌和结构表征[J].材料科学与工程，2021，39(4)：56-62.
[3]SmithAB,JonesCD.RemovalofchromiumionsfromaqueoussolutionusingPAN@SiO2nanofibermembranes[J].EnvironmentalScience&Technology,2018,52(10):5892-5898.