基于绿色溶剂的纳米纤维膜的构筑及其对抗生素的吸附特性研究.pdfVIP

摘要

随着抗生素使用量的快速增长和抗生素污染的危害日益显现，如何从水体中

去除抗生素受到了广泛关注。吸附法作为快速且高效的处理技术，具有操作简单、

无二次污染等优点。作为一种常用的吸附材料，纳米纤维膜具有比表面积高、孔

径可调等优点，广泛应用于抗生素的去除。静电纺丝以其制造简单、成本低廉和

工艺可控等优点，已成为制备纳米纤维膜的主要途径之一。聚乙烯醇(PVA)非常

适合用于静电纺丝制备纳米纤维膜，其具有优异的纺丝性能，并且还具有低成本、

无毒无害等特点。但是PVA纳米纤维膜吸附性能较差，因此，本文将PVA与其他

功能材料共混，通过静电纺丝并结合表面改性技术制备出三种PVA基纳米纤维膜，

并考察了其对抗生素的吸附性能。主要的研究工作和结果如下：

(1)以PVA、2-羟丙基-β-环糊精(2-HP-β-CD)和聚丙烯酸(PAA)为原料，通过静

电纺丝制备纳米纤维膜，将得到的纳米纤维膜通过热处理进行交联。将得到的2-

HP-β-CD/PAA/PVA纳米纤维膜用于去除水溶液中的盐酸左氧氟沙星(LVFH)并研

究其吸附特性。结果表明，纳米纤维膜的吸附量随纺丝液中2-HP-β-CD含量的增

加而增加，最大吸附量为100.08mg/L。采用衰减全反射傅里叶变换红外光谱

(ATR-FTIR)和差示扫描量热仪(DSC)考察了复合纳米纤维膜对抗生素的吸附机理。

结果表明，该纳米纤维膜通过静电作用、氢键和包合作用吸附LVFH。此外，经

过5次吸附-脱附循环后，纳米纤维膜仍表现出相对稳定的吸附能力。

(2)以PVA、羧甲基壳聚糖(CMCS)和金属有机骨架(Fe-BTC)为原料，通过静

电纺丝制备纳米纤维膜，然后使用戊二醛对得到纳米纤维膜进行蒸汽交联。将得

到的纳米纤维膜用作吸附材料，用于去除水溶液中的盐酸四环素(TCH)。结果表

明，纺丝液中Fe-BTC的含量越高，纳米纤维膜的吸附量越大。随着TCH初始浓

度的增加吸附量随之增加；随着温度上升吸附量随之减小。在温度为25℃、浓度

为100mg/L时吸附量达到248.5mg/g。吸附机理的研究表明该纳米纤维膜通过孔

隙扩散、配位键、静电作用、氢键和π-π作用吸附TCH。

(3)以PVA、氧化石墨烯(GO)为原料，通过静电纺丝进行制备纳米纤维膜。

然后，使用戊二醛对得到纳米纤维膜进行蒸汽交联。最后，采用原子转移自由基

聚合技术将聚(2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱)(PMPC)接枝到纳米纤维膜上，得到

PVA/GO@PMPC纳米纤维膜吸附材料，并用于去除水溶液中的盐酸环丙沙星

(CPH)。结果表明，CPH的吸附量随纺丝液中GO含量的增加而增加，并且也随

I

着PMPC的接枝量的增加而增加。吸附过程受pH值影响较大，吸附的最佳pH值

为6，最大吸附量为245.6mg/L。吸附机理研究表明该纳米纤维膜通过静电作用、

氢键和π-π作用吸附CPH。

关键词：静电纺丝；聚乙烯醇；吸附；抗生素

II

Abstract

Withtherapidincreaseintheuseofantibioticsandtheincreasingharmofantibiotic

pollution,howtoremoveantibioticsfromwaterbodieshasreceivedwideattention.Asa

fastandefficienttreatmenttechnology,adsorptiontechnologyhastheadvantagesof

simpleoperationandnosecondarypollution.Asacommonlyusedadsorbent,nanofibrous

membranesarewidelyusedforantibioticremovalbecauseoftheirhighspecificsurface

areaandadjustableporesize.