纺织学报 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (01): 1-7.doi: 10.13475/j.fzxb.201807100007

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磺胺化聚丙烯腈纳米纤维膜的制备及其对Cr( VI) 和Pb( II) 的吸附性能

王 杰1, 汪 滨1,2,3, 杜宗玺1, 李从举4, 李秀艳1, 安泊儒1   

  1. 1. 北京服装学院 材料设计与工程学院, 北京 100029;
    2. 服装材料研究开发与评价北京市重点实验室, 北京 100029;
    3. 北京市纺织纳米纤维工程技术研究中心, 北京 100029; 4. 北京科技大学 能源与环境工程学院, 北京100083
  • 收稿日期:2018-07-31 修回日期:2019-10-28 出版日期:2020-01-15 发布日期:2020-01-14
  • 基金资助:


Preparation of sulfonated polyacrylonitrile nanofiber membranes and adsorption capacity for Cr(VI) and Pb(II)

WANG Jie1, WANG Bin1,2,3, DU Zongxi1, LI Congju4, LI Xiuyan1, AN Boru1   

  1. 1. School of Materials Design & Engineering, Beijing Institute of Fashion Technology, Beijing 100029, China;
    2. Beijing Key Laboratory of Clothing Materials R&D and Assessment, Beijing 100029, China;
    3. Beijing Engineering Research Center of Textile Nanofibers, Beijing 100029, China;
    4. School of Energy and Environmental Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China
  • Received:2018-07-31 Revised:2019-10-28 Online:2020-01-15 Published:2020-01-14

摘要:

为更好地吸附水中的Cr(VI)和Pb(II)等重金属离子,并且避免吸附材料对水体的二次污染,利用对甲基苯磺酰胺为功能化试剂,通过水热法对聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜进行化学改性,得到了具有吸附重金属离子功能的磺胺化PAN 纳米纤维膜,并研究了该纤维膜对Cr(VI)和Pb(II)的吸附去除性能和机制。结果表明:当水热温度为125 ℃,水热时间为2.5 h 时,可得到形貌良好的磺胺化PAN 纳米纤维膜;磺胺化PAN 纳米纤维膜对Cr(VI)的吸附符合Langmuir 模型,且满足二级动力学方程,在质量浓度为50 mg/ L的K2 Cr2 O7 溶液中1 h 后可达到吸附平衡,吸附量为220. 4 mg/ g;对Pb(II) 的吸附符合Freundlich 吸附模型,且满足二级动力学方程,在质量浓度为50 mg/ L的Pb(NO3)2溶液中1 h 后可达到吸附平衡,吸附量为185. 6 mg/ g。

关键词: 静电纺丝, 聚丙烯腈, 磺胺化, 吸附性能, 污水处理

Abstract:

In order to better adsorb Cr(VI) and Pb(II) in water and avoid secondary water pollution by the adsorpting materials, polyacrylonitrile electrospun nanofiber membrane (PAN ENM) was chemically modified by reacting with p-toluenesulfonamide through the hydrothermal method, and the modified PAN ENM with the function of adsorbing heavy metal ions was successfully obtained. The removal performance and mechanism of the modified PAN ENM for adsorbing Cr(VI) and Pb(II) were studied. The results show that well-formed modified PAN ENM can be obtained through hydrothermal reaction at 125 ℃ for 2. 5 h. The adsorption behavior of the modified PAN ENM for Cr(VI) conformed to the Langmuir model and the pseudo-second-order kinetics. The equilibrium adsorption was reached in 1 h and the adsorption capacity reached 220. 4 mg/ g in a 50 mg/ L K2Cr2O7 solution. The adsorption for Pb(II) fits well to the Freundlich model and the pseudo-second-order kinetics. The equilibrium adsorption is achieved in 1 h and the adsorption capacity is 185.6 mg/ g in a 50 mg/ L Pb(NO3)2 solution.

Key words: electrospinning, polyacrylonitrile, sulfamation, adsorption behavior, sewage treatment

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