眾所周知,選擇性吸附是進行水污染控制的重要手段。靜電紡絲制備的聚合物纖維膜具有吸附效率高、低成本、易回收等優(yōu)勢而廣受關(guān)注。然而,對于這類聚合物吸附纖維膜的再生一般都是在酸性或者堿性條件下洗滌再生,這無疑會帶來二次污染的問題。
近日,安徽建筑大學材化學院功能高分子與化學建材團隊王獻彪教授課題組依托安徽省先進建筑材料國際聯(lián)合研究中心與澳大利亞蒙納士大學王煥庭教授合作設計制備了一種具有選擇性吸附能力和光催化再生特性的PAN/TiO2/PANI雜化纖維膜。該產(chǎn)物是基于靜電紡絲技術(shù)在聚合物纖維膜中引入二氧化鈦顆粒,并在纖維膜表面原位聚合生成聚苯胺而得(圖1)。
圖1. PAN/TiO2/PANI雜化纖維膜 (a) TEM圖像 (b) SEM圖像(內(nèi)部:C,N 和Ti的能譜圖)
研究團隊證明了這種雜化纖維膜材料不僅可以吸附水中污染物(以剛果紅和鉻離子為例),且能夠在可見光照射下進行再生。與洗滌再生的方式相比,可見光催化再生具有節(jié)能、環(huán)保的特點和更高的再生效率(圖2)。
圖2 (a) 不同再生次數(shù)的PAN/TiO2/PANI雜化纖維膜對剛果紅的吸附動力學研究 (可見光催化再生和水洗再生對比);
(b) 相應的再生效率對比
由于TiO2和聚苯胺的雜化復合,使得該纖維膜具有良好的可見光吸收和催化降解能力。對于光照條件下,雜化纖維膜表現(xiàn)出較好的光催化性能。然而,針對一些特殊環(huán)境(如,黑暗環(huán)境)中水污染物的處理則可以利用其優(yōu)良的吸附性能。這是由于PAN/TiO2/PANI具有大量吸附功能基(如,亞胺基、羥基、腈基等),可以作為吸附位點選擇性地捕獲水中污染物?;厥蘸?,放置在可見光下使其在纖維膜表面降解,達到纖維膜再生循環(huán)使用的目的(圖3)。
圖3. PAN/TiO2/PANI雜化纖維膜吸附和光催化再生示意圖
因此,該雜化纖維膜是一種低成本、節(jié)能、環(huán)保的吸附材料,具有潛在的應用前景。有關(guān)這項研究的詳情,已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《化學工程雜志》(Chemical Engineering Journal, 2020, 399: 125749)(中科院1區(qū),影響因子:10.652)上,標題為《Electrospinning Preparation of PAN/TiO2/PANI Hybrid Fiber Membrane with Highly Selective Adsorption and Photocatalytic Regeneration Properties》,并被微信公眾號“高分子前沿”選為研究亮點推送。
上述研究得到了安徽省對外科技合作項目、國家自然科學基金和安徽省協(xié)同創(chuàng)新項目的資助,是學院科研平臺建設和研究生培養(yǎng)取得的重要成果。(文/圖:王獻彪 陳建利;審稿:馮紹杰)
新聞鏈接:http://www.ahjzu.edu.cn/2020/0721/c19a148299/page.htm
免責聲明:
網(wǎng)站內(nèi)容來源于互聯(lián)網(wǎng),由網(wǎng)絡編輯負責審查,目的在于傳遞信息,提供專業(yè)服務,不代表本網(wǎng)站平臺贊同其觀點和對其真實性負責。如因內(nèi)容、版權(quán)問題存在異議的,請與我們?nèi)〉寐?lián)系,我們將協(xié)調(diào)給予處理(按照法規(guī)支付稿費或刪除),聯(lián)系方式:ahos@aiofm.ac.cn 。網(wǎng)站平臺將加強監(jiān)控與審核,一旦發(fā)現(xiàn)違反規(guī)定的內(nèi)容,按國家法規(guī)處理,處理時間不超過24小時。