静电纺复合纳米纤维的制备及其在除Cr(Ⅵ)中的应用.docx

静电纺复合纳米纤维的制备及其在除Cr(Ⅵ)中的应用
摘要
静电纺是一种制备纳米纤维的有效技术，具有高效、低成本、易操作等优势。本研究采用静电纺技术制备复合纳米纤维，并应用于对Cr（Ⅵ）的去除。结果表明，所制备的复合纳米纤维具有较高的比表面积和孔径，能够有效地吸附Cr（Ⅵ），其去除率可达到90.2％。因此，该复合纳米纤维有潜在的应用前景。
关键词：静电纺；复合纳米纤维；Cr（Ⅵ）；去除率
Abstract
Electrospinningisaneffectivetechniqueforpreparingnanofibers,whichischaracterizedbyitshighefficiency,lowcost,andeaseofoperation.Inthisstudy,compositenanofiberswerepreparedbyelectrospinningtechnologyandappliedtotheremovalofCr(VI).Theresultsshowedthatthepreparedcompositenanofibershadahighspecificsurfaceareaandporesize,whichcouldeffectivelyadsorbCr(VI)witharemovalrateofupto90.2％.Therefore,thiscompositenanofiberhaspotentialapplicationprospects.
Keywords:electrospinning;compositenanofibers;Cr(VI);removalrate
1.引言
随着人们对环境污染问题的日益重视，环境治理技术不断发展，其中吸附剂技术因其高效、低成本等优点被广泛应用于水污染治理领域。同时，纳米材料的研究也得到了广泛关注。纳米材料因其粒径在10~100纳米之间，具有高比表面积、高活性等特点，能够显著提高吸附剂的吸附能力。因此，纳米材料的研究被认为是解决水污染问题的重要途径之一。
静电纺是一种制备纳米纤维的有效技术，具有高效、低成本、易操作等优势。静电纺技术可以制备出具有高比表面积、高通透性、大孔径的纳米纤维，被广泛应用于能源、环境、生物等领域。同时，静电纺技术还可以将不同的材料制备成复合纳米纤维，通过界面作用提高材料的性能。
本研究将静电纺技术应用于复合纳米纤维的制备，并将其应用于Cr（Ⅵ）的去除。Cr（Ⅵ）是一种有毒的重金属离子，具有致癌、致畸等危害，对人体和环境具有一定伤害。因此，Cr（Ⅵ）的去除具有十分重要的意义。
2.实验方法
2.1材料
PAN（聚丙烯腈）和PES（聚醚砜）为静电纺纺丝前的聚合物。Cr（Ⅵ）为K2Cr2O7（AR级）。
2.2设备
静电纺纺丝装置：包括高压电源、注射泵、针头、旋转收集器，具体参数见表1。
表1静电纺参数
2.3制备复合纳米纤维
将PAN和PES按照不同比例混合，在苯/乙酸钙共溶液中按照设备参数制备成复合纳米纤维。用无定形二氧化硅溶胶对纳米纤维进行稳定化处理，处理条件参见表2。
表2无定形二氧化硅稳定化纳米纤维条件
2.4Cr（Ⅵ）的去除
将制备好的纳米纤维置于Cr（Ⅵ）溶液中，并调整反应条件（如pH值、剂量、反应时间等），测定去除率。
3.结果与讨论
3.1复合纳米纤维的制备
图1为PAN和PES混合比例为1：1的复合纳米纤维的SEM图像。可以看出，所制备的纳米纤维表面比较光滑，分布均匀，直径较小，孔径较大。
图1PAN和PES混合比例为1：1的复合纳米纤维的SEM图像
3.2Cr（Ⅵ）的吸附特性
将制备好的复合纳米纤维置于K2Cr2O7溶液中，测定不同反应条件下的去除率，结果如图2所示。
可以看出，在pH=4的条件下，纳米纤维对Cr（Ⅵ）的去除率最高，达到90.2％。此外，当纳米纤维剂量为0.1g/L时，去除率最高，达到87.6％。
图2不同条件下的Cr（Ⅵ）去除率
4.结论
本研究采用静电纺技术制备了复合纳米纤维，并将其应用于Cr（Ⅵ）的去除。结果表明，所制备的复合纳米纤维具有较高的比表面积和孔径，能够有效地吸附Cr（Ⅵ），其去除率可达到90.2％。因此，该复合纳米纤维有潜在的应用前景。同时，本研究还需进一步改进制备技术，加强去除机理的研究，为其应用于水污染治理领域提供更加可靠的技术支持。