一种新型吸附材料的制备与应用探讨

文/李维华 崔景东 李 静

引言

目前，用于吸附工业废水中重金属离子的吸附材料有活性炭、沸石、分子筛、蒙脱石、膨润土等，它们的吸附机理大都属于传统的物理处理法。化学处理法和生物处理法也常用于工业废水的处理，但它们都存在一定程度的缺点。而利用静电纺丝技术制得的纳米纤维孔隙率高、比表面积大，处理工业废水时能耗低、吸附效果好，弥补了之前较为传统的三种方法的不足。

近几年，用于静电纺丝的高聚物已有上百种，如PAN、CD、PVA、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醋、聚对苯二甲酸对苯二胺、聚苯胺等。PAN因其成纤性成膜性好，耐一般溶剂，抗氧化，化学稳定性好，有优异的耐细菌侵蚀性等，被广泛用于纺织工业。

目前研究得较多并且具有重要实际意义的CD是α-CD、β-CD、γ-CD。β-CD因其分子结构的独特性，能通过物理化学作用吸附水中的重金属离子。且相比于α-CD、γ-CD，β-CD的价格低廉。本实验将PAN、β-CD按一定质量比例溶于溶剂DMF（N，N-二甲基甲酰胺），通过静电纺丝法制备复合纳米纤维膜，用于吸附废水中的重金属离子。

实验

实验试剂及仪器设备

本实验中所用的药品和仪器规格如表1所示。

β-环糊精/聚丙烯腈纤维膜的制备

取一定量的烘干后的PAN，置于50ml的碘量瓶中，然后加入一定量的溶剂DMF，使PAN的质量百分数为10%，在室温下通过磁力搅拌器搅拌约12小时。再向其中加入一定量的β-CD，获得β-CD质量分数为8%的溶液，继续磁力搅拌至均匀，制得所需要的β-CD-PAN/DMF纺前溶液。

吸取上述制备好的β-CD-PAN/DMF纺前溶液于纺丝管中，调节纺丝静电电压分别为13KV、14KV、15KV、16KV和17KV，纺丝距离分别为15cm、16cm、17cm、18cm和19cm，进行静电纺丝。

表1 实验药品和仪器

实验结果与分析

利用S-3400型扫描电子显微镜（SEM）对纤维膜进行表征，观察其形态。发现：纺丝静电电压的对纤维形态有一定的影响，而纺丝距离对其影响较小。

当纺丝静电电压为15KV，纺丝距离为18cm时，纤维形态最好，如图1所示。此时，β-CD均匀分布在纤维内。

纳米纤维膜的应用探讨

β-CD含有的-OH使有机膜基质内可通过离子络合、表面吸附等物理化学作用来吸附降解水中的重金属离子，有效地提高聚合物纤维膜的吸附性。经金广斌研究，α-CD/PAN静电纺纤维膜对Cu2+具有良好的吸附性能。

笔者认为，β-CD/PAN静电纺纤维膜的应用也是值得探讨的。除了Cu2+，也可以探究β-CD/PAN静电纺纤维膜对Ni2+、Zn2+、Pb2+的吸附性能。

图1 8%β-CD/PAN纤维膜SEM图