《ADVANCES IN COLLOID AND INTERFACE SCIENCE》：Electrospun nanofibers for the adsorption and separation of pollutants from wastewater: New opportunities and recent advances
编辑推荐：
工业废水处理中电纺纳米纤维膜的高效性与可持续性应用研究。
Maryam Majlesi|Elham Assadpour|Milad Tavassoli|Seid Mahdi Jafari
伊朗戈尔甘农业科学与自然资源大学食品材料与工艺设计工程系，戈尔甘
摘要
由于工业废水中含有高浓度的各种有毒和有害污染物，这些废水对环境构成了日益严重的威胁。近年来，人们开始关注利用一维纳米结构材料（如静电纺丝纳米纤维膜，ENMs）进行水回收处理。ENMs具有许多优越的性能，包括高表面积、较大的孔隙率、出色的机械强度以及能够控制表面形态的能力，使其成为高效且环保的水净化解决方案的理想候选材料。本文综述了ENMs在处理受污染水体方面的最新进展，并详细介绍了可用于去除工业废水中污染物的纳米纤维类型。我们的目标是全面了解这一领域的发展动态，鼓励相关利益方和研究人员在工业废水处理中应用ENMs，从而为后代提供可靠的水资源。
引言
根据联合国的数据，到2050年，60亿人将无法获得清洁的水资源[1,2]。人口的增长推动了农业和工业的发展，增加了对河流、地下水和湖泊等水资源的需求。气候变化导致全球洪水和干旱频发，进一步加剧了水资源短缺的问题。此外，来自工业、农业和家庭的污染也降低了饮用水的质量和数量。因此，在废水进入水源之前对其进行处理至关重要，因为受污染的水中含有有害物质，不适合饮用、烹饪和其他用途[3]。废水通常分为两大类：生活污水和非生活污水[4,5]。生活污水主要来源于家庭、学校、医院、酒店和公共厕所等场所，其中含有尿液和粪便等人体废弃物；而非生活污水则来自工厂和工业设施，还包括雨水和洪水带来的径流。由于许多日常活动都离不开水，有效的废水管理和处理显得尤为重要。如图1所示，废水的主要类型包括雨水径流、生活污水、农业污水和工业污水[6,7]。
为确保清洁水源的稳定供应，已经建立了多种设施，包括用于处理城市和工业废水以及海水淡化的装置。目前，水净化厂主要采用物理方法、化学工艺以及反渗透和闪蒸等技术。其中，膜技术因其独特的优势（如无需相变、能耗低和出水质量高）而备受关注。纳米技术的快速发展进一步增强了通过设计创新纳米材料来开发高性能净化系统的潜力[8,9]。
本文重点探讨了多孔ENMs在废水处理中的合成与应用。文章系统介绍了聚合物材料及其制备工艺，概述了它们在废水处理中的主要应用，并对其未来在全球市场的潜力进行了评估分析。
章节摘录
静电纺丝技术与纳米纤维概述
纳米纤维（NFs）在航空航天工程、3D打印、骨科和结构应用以及造纸和纺织工业等多个领域有着广泛的应用[11, [12], [13], [14], [15]]。它们还可以通过微生物来源（如细菌纤维素）合成，具有作为抗菌剂、过滤系统、生物传感器和储能设备的潜力[16]。细菌纤维素纳米纤维
静电纺丝纳米纤维膜在废水处理中的潜力
最新一代的纳米纤维膜（ENMs）直径通常小于100纳米，在废水处理技术方面具有巨大潜力。在静电纺丝（ESP）过程中，静电作用有助于生产出更细的纤维[33,34]。ENMs具有优异的渗透性、柔韧性、高孔隙率、大的表面积与体积比以及出色的吸水能力。多种因素会影响纳米纤维的性能[35]。在当前的研究中，已有超过200种静电纺丝纳米纤维在废水处理中的应用
通过静电纺丝法制备的纳米纤维在废水处理中展现出巨大潜力，因为它们具有较大的表面积、可调的孔隙率、良好的机械性能、均匀的孔分布以及有效的功能特性。因此，人们正致力于开发创新技术和材料（包括纳米纤维），以减少有害污染物的影响。鉴于全球水资源危机的严峻性，这一研究方向变得越来越重要循环稳定性和重复使用性
为了满足苛刻工业领域的多样化吸附和分离需求，开发专用膜至关重要。理想的膜不仅应具有成本效益，还应具备高利用率和动态可调性。静电纺丝技术是一种有前景的制备方法，可以精确调控膜表面性质（尤其是润湿性），从而优化其性能。技术和操作限制
然而，ENMs在工业应用中面临诸多技术挑战，尤其是在高流量、高负荷的工况下。连续的高流量废水流会对过滤系统造成巨大机械应力，可能导致膜结构受损、纤维压缩和孔隙变形，从而影响其性能。大规模生产ENMs时的一个关键挑战是保持其性能的稳定性静电纺丝纳米纤维膜的未来潜力及其全球市场
静电纺丝技术是一种简单而多功能的方法，在过去几十年中在纳米纤维生产方面取得了显著进展[254]。该方法已被广泛用于制备废水处理用纳米纤维膜。如前文所述，ENMs具有诸多优势，如高孔隙率、狭窄的孔径分布、大的表面积、优异的机械和化学稳定性、良好的柔韧性和成本效益结论
本综述表明，ENMs是废水处理的革命性技术，某些特定类型的污染物去除效果尤为显著。例如，经过MOF改性的膜（尤其是ZIF-8/PAN复合材料）和石墨烯增强型膜通过π-π堆叠和静电相互作用实现了超过95%的去除效率。在重金属修复方面，含有特定螯合基团的膜作者贡献声明
Maryam Majlesi：数据整理、研究、初稿撰写。Elham Assadpour：数据分析、方法论制定、验证、审稿与编辑。Milad Tavassoli：数据整理、研究、方法论制定、初稿撰写。Seid Mahdi Jafari：审稿与编辑、可视化处理、验证、项目监督、概念设计。
