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为解决有机污染物导致的水污染问题，研究人员开展 PA6/MIL-101 (Cr) 复合膜用于染料和油水分离的研究。结果显示该膜吸附和分离效率高、稳定性好。其在水净化领域极具潜力，有望解决有机污染问题。
在当今时代，水资源的重要性不言而喻，它是维持生命运转、保障生态平衡和推动社会发展的关键要素。然而，随着工业化、城市化以及农业现代化进程的加速，水污染问题愈发严峻，成为全球共同面临的棘手挑战。其中，有机污染物对水体的污染尤为突出，像广泛应用于纺织、食品、皮革制造等行业的有机染料，以及在工业生产中大量使用的有机溶剂，如甲苯等，这些物质一旦进入水体，不仅会使水质恶化，还可能通过食物链的传递，对人类健康和生态系统造成严重威胁。例如，酸性红 14（AR14）作为常见染料，在生产和使用过程中若未经妥善处理排放到水中，会影响水生态环境；甲苯在地下水中浓度过高时，会危害人体健康。传统的水净化技术在应对这些复杂多样的有机污染物时，往往存在效率低、成本高、操作复杂等问题，难以满足日益增长的水资源净化需求。在此背景下，开发创新且高效的水净化技术迫在眉睫。
来自国外的研究人员针对上述问题，开展了一项关于制备 PA6/MIL-101 (Cr) 复合膜用于有效染料和油水分离的研究。他们成功合成了 PA6/MIL-101 (Cr) 电纺纳米纤维膜，并对其在去除有机染料和实现油水分离方面的性能进行了深入探究。研究结果表明，该复合膜展现出了卓越的性能，在处理有机污染物方面具有极大的应用潜力。这一研究成果发表在《Applied Materials Today》上，为水净化领域提供了新的思路和解决方案。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是采用空气喷涂技术将 MIL-101 (Cr) 负载到电纺聚酰胺 6（PA6）纳米纤维上，制备复合膜。该方法具有快速处理、能产生小液滴、溶剂蒸发快等优势，可实现 MOF 纳米颗粒在纳米纤维表面的均匀沉积。其次，利用多种表征技术对复合膜进行分析，如通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）来识别 MOF 的官能团，以此证明金属 - 配体相互作用的存在。
下面详细介绍研究结果：
- 材料合成与表征：通过低毒性且无 HF 的方法成功合成了 MIL-101 (Cr)，并利用 FT-IR 对其进行表征。在 FT-IR 光谱中，3400 cm-1处的宽峰表明 -OH 基团的存在；1510 cm-1处的峰显示了对苯二甲酸中苯环（-C=C-）的存在；1402 cm-1处可区分出羧酸盐基团（-O-C-O-），这些都证明了所合成材料的结构特征。
- 吸附性能研究：综合动力学和平衡分析，采用非线性回归方法研究复合膜对 AR14 染料的吸附情况。结果显示，AR14 染料的吸附与伪二级动力学模型和 Sips 等温线吻合良好，相关系数分别达到 0.99 和 0.96。该膜对 AR14 的吸附效率高达 98%，展现出优异的染料吸附能力。
- 油水分离性能研究：复合膜对油水乳液表现出卓越的截留效率，超过 98%。在多次循环实验中，该膜展现出良好的稳定性和高效性。经过 7 次循环去除 AR14 后，通量恢复率超过 95±2%；经过 5 次循环处理甲苯后，通量恢复率达到 99±3%。
研究结论和讨论部分强调了该研究的重要意义。所制备的 PA6/MIL-101 (Cr) 纳米纤维膜在水净化方面展现出突出的潜力，尤其是在去除废水中的有机染料和油类物质方面。通过 FE-SEM 分析可知，膜内大部分 MIL-101 (Cr) 颗粒尺寸约为 190 nm，纳米纤维直径分布约为 102 nm，这种精细的分布对膜的过滤和吸附效果至关重要。该复合膜不仅吸附和分离效率高，而且在多次循环使用后仍能保持良好的性能，具有出色的可重复使用性和耐久性。这一研究成果为先进的水净化应用提供了一种强大且可扩展的解决方案，有望推动水净化技术的进一步发展，为解决全球水污染问题提供新的有效途径，在环境保护和水资源可持续利用领域具有重要的应用价值。
