封面设计说明:封面设计以聚丙烯腈/共价有机框架(PAN/COF)复合纳米纤维膜处理含Cr(Ⅵ)重金属废水为核心理念,融合水环境治理的绿色生态背景与污染物去除的功能视觉符号,呼应该复合膜“高效吸附、还原解毒、循环复用”的显著特性,彰显其在重金属废水处理领域替代传统低效率吸附材料的创新价值。封面以棕黄色正方体作为核心视觉符号,直观指代具有强氧化性、高毒性的六价铬离子(Cr(Ⅵ)),契合文章中水体Cr(Ⅵ)污染成为全球性环境挑战的研究背景;两个立体小人造型象征通过原位生长技术负载于聚丙烯腈纤维表面的共价有机框架(COF)结构,对应文中COF在PAN纤维表面形成纳米级枝状/簇状结构、构建多级多孔吸附网络的关键制备工艺。“Membrance separation”文字标识锚定膜分离核心技术路径,直观呈现含Cr(Ⅵ)污水流经PAN/COF复合纳米纤维膜时,Cr(Ⅵ)被纤维膜表面的COF多孔结构高效拦截、吸附的核心过程。纤维交织的网状基底视觉贯穿画面,精准还原PAN/COF复合纳米纤维膜的材料形态,对应文献中静电纺丝制备的纤维网络及COF生长后致密化的多孔结构特征;背景中水环境视觉从浑浊向清澈的渐变过渡,既象征复合膜将Cr(Ⅵ)还原为低毒Cr(Ⅲ)的解毒性能,也呼应其优异循环复用性。整体视觉遵循“含铬污水—膜吸附还原—净水产出”的水处理逻辑,展现PAN/COF复合纳米纤维膜通过吸附与还原协同作用实现Cr(Ⅵ)高效去除的技术优势,传递“功能化纳米纤维材料赋能水环境重金属治理”的学科发展方向,诠释其在工业含铬废水处理等水环境治理领域的应用潜力与环境工程价值。
主要内容介绍
近年来,工业废水导致的六价铬(Cr(Ⅵ))污染已成为全球性环境危机,Cr(Ⅵ)因其强氧化性、高毒性及生物累积性,被美国环境保护署列为A类致癌物,可引发人体细胞病变、破坏生态平衡,而传统处理技术(生物法、离子交换法)存在效率低、易产生二次污染等局限。吸附法因操作简便、适应性强成为主流,但现有吸附材料普遍面临“吸附容量低、选择性差、循环稳定性弱”的痛点,开发兼具高效吸附、解毒功能与长效复用性的材料成为关键。
为此,安徽工程大学凤权教授团队联合芜湖学院、江苏久吾高科技股份有限公司,开展跨单位协同创新,提出“静电纺丝+原位生长”的复合策略,其静电纺丝技术可制备高比表面积、结构可调控的纳米纤维,聚丙烯腈(PAN)因高可纺性、优异的力学和化学稳定性,成为功能化改性的理想基底;共价有机框架(COF)材料兼具高比表面积、可调孔径结构和丰富的表面官能团,在吸附领域展现出巨大潜力。基于此,将PAN纳米纤维与COF材料复合,开发兼具高效吸附、还原性能与稳定循环性的新型水处理材料,对解决Cr(Ⅵ)废水污染问题具有重要的现实价值。进一步机制研究表明:吸附过程符合Freundlich模型,为多分子层化学吸附(准二级动力学模型),且是自发吸热反应;XPS分析证实46.7%的Cr(Ⅵ)被还原为低毒Cr(Ⅲ),实现吸附与解毒的双重效果;经7次吸附-脱附循环后,材料吸附效率仍稳定保持在80%以上。该研究搭建了纺织材料与环境治理的跨界桥梁,为工业废水重金属污染治理提供了理想的技术方案。
研究团队介绍
凤权教授团队依托安徽省先进纤维材料工程研究中心开展研究,平台配备针刺、水刺、熔喷纺丝等非织造生产中试工艺相关设备,以及中空多孔纤维微滤膜、静电纺丝纳米纤维规模化制备与表征所需设备,可满足环保领域相关研究需求。研究团队主要从事纳米纺织材料制备、纺织材料结构设计等方向的研究,在功能化纳米纤维和纳米结构功能性纺织品等领域的研究形成了特色。研究团队承担了多项国家、省部级纵向项目。积极与企业联合开展产学研合作,成功开发一系列先进纤维基功能产品,致力于推动相关材料从实验室走向规模化生产与应用落地。凤权教授现为安徽省先进纤维材料工程研究中心主任,二级教授、博士生导师,担任教育部高校纺织类教指委委员、中国纺织工程学会常务理事、中国纺织工程学会纺织生物技术专业委员会主任、安徽省科协常委,安徽省教学名师。多次受邀作为Journal of Membrane Science (JMS), Journal of Hazardous Materials (JHM), Chemical Engineering Journal (CEJ) 等国际学术期刊审稿人。