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同轴电纺PVDF-PAN/ZnO纳米纤维膜的制备及其对水中镉离子的去除作用

发表时间:2021/5/11

电纺纳米纤维膜作为重金属离子吸附剂得到了广泛的应用。然而,电纺纳米纤维膜的机械性能通常较弱,限制了其在涉及应力和应变的环境中的应用。沙特阿拉伯国王大学(King Saud University)Abdulaziz K A教授团队通过同轴静电纺丝法直接制备了以聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维为核,以氧化锌(ZnO)纳米粒子负载PAN为壳的核-壳纳米纤维膜,其中核层可提供机械支撑,而壳层可增强对镉离子的吸附。并研究了pH值、时间和浓度对材料吸附性能的影响。研究发现,与不含ZnO纳米颗粒的膜相比,将ZnO纳米颗粒加入到膜基质中,纤维膜吸附能力提高了75%(即PVDF-PAN/ZnO为350mg/g,而PVDF-PAN为200mg/g)。非线性优化方法表明,实验结果与拟二阶动力学模型和Langmuir等温线模型相吻合。此外,PAN、PVDF、PVDF-PAN和PVDF-PAN/ZnO纳米纤维膜的拉伸断裂强度值分别为(1.3±0.3)、(8.2±0.3)、(8.4±0.1)和(3.1±0.3)MPa,表明PVDF作为核层纳米纤维增强了膜的力学性能。


同轴静电纺丝PVDF-PAN/ZnO的示意图


同轴电纺


(a)纳米纤维的XRD谱图,(b)纳米纤维的TGA分析


pH值对同轴纳米纤维膜去除镉离子百分比的影响


镉离子浓度对同轴纳米纤维膜吸附效率的影响


拟合动力学模型


纳米纤维膜的拉伸应力-应变曲线


论文题目:Removal of cadmium ions from water using coaxially electrospun PAN/ZnO?encapsulated PVDF nanofiber membranes

DOI: 10.1007/s00289-021-03657-2


(来源:纺织导报官微)