综述：电纺纳米纤维在水体修复中的应用：功能化、结构创新与机理探究

（编辑推荐）本综述系统探讨了电纺纳米纤维（ENFs）在水体修复中的前沿进展，重点解析了功能化策略（如接枝、交联、纳米粒子掺杂）、结构创新（核壳/多孔/分支纤维）及其对污染物（重金属/病原体/微塑料）的去除机制，为开发高效可持续的膜分离技术（MOFs/GO复合ENMs）提供理论支撑。

　　

电纺纳米纤维在水体修复中的革命性应用

Abstract
环境污染物尤其是水体污染已成为威胁生态可持续性和人类健康的全球性问题。电纺纳米纤维（ENFs）凭借其高比表面积、可调控孔隙率和灵活的功能化特性，为开发新一代水处理膜技术（ENMs）提供了全新解决方案。

Introduction
工业废水、农业径流和新兴污染物（如EDCs、微塑料）对传统水处理技术（反渗透/活性炭吸附）提出严峻挑战。电纺技术自1934年发展至今，可通过调节电压（10-30kV）、溶液浓度（5-20wt%）等参数制备直径50-500nm的纤维，其独特结构在吸附、催化、过滤方面展现出显著优势。

Effect of electrospinning parameters
聚合物溶液性质（如PVDF在DMF中的粘度）和工艺参数（针头-收集器距离10-20cm）共同决定纤维形态。例如，增加聚乙烯醇（PVA）浓度至8wt%可使纤维直径从120nm增至400nm，而湿度>60%时易形成多孔结构。

Functionalizing ENMs
通过氨基化（-NH₂）或羧基化（-COOH）改性，ENFs对Pb²⁺的吸附容量提升3倍。将ZIF-8纳米粒子负载到PAN纤维上，甲基蓝去除率可达98.7%，其机理涉及静电作用和π-π堆积。

Core-shell electrospun fibers
以PLGA为壳、Fe₃O₄为核的纤维兼具磁性分离（饱和磁化强度45emu/g）和光催化降解（RhB降解率92%/2h）特性，这种Janus结构比单一组分纤维通量提高200%。

Aligned fibers
平行排列的PAN/CNT纤维膜展现各向异性导电性（轴向电导率10^-2S/cm），其定向孔道使水通量达300L/m²·h，是乱序膜的1.8倍。

Mechanistic insights
污染物去除遵循"吸附-催化-拦截"协同机制：

1. 表面功能基团通过配位作用捕获As³⁺
2. TiO₂掺杂纤维在UV下产生活性氧（·OH）降解酚类
3. 亚微米孔隙物理阻隔大肠杆菌（截留率>99.9%）

Challenges and perspectives
当前瓶颈在于规模化生产（纺丝速度<1mL/h）和长期稳定性（MOFs易水解）。未来应开发生物基聚合物（壳聚糖/纤维素）和无溶剂电纺工艺，推动ENMs在应急供水（<1USD/m³）等场景的应用落地。