Chem. Eng. J.：基于MOFs的高吸附性多孔帶電CAP@UiO-66-NH2@PPy雜化纖維膜去除廢水中的Cr（VI）

重金屬廢水污染一直是全球工業制造中心面臨的重要且嚴峻的問題。本研究通過結合原位生長與氧化聚合技術路線，開發了一種新型CAP@Ui0-66-NH2@PPy納米復合纖維膜，該材料具有高比表面積和豐富的氨基活性位點，可有效去除六價鉻（Cr（VI））。系統表征表明，多孔結構與 MOF 原位生長為帶電聚吡咯（PPy）的聚合提供了位點，從而賦予CAP2@Ui0-66-NH2@10%PPy材料78.837 m2/g的高比表面積。在298 K條件下，其最大吸附容量高達312.70 mg/g，顯著優于通過CA和 PVP 靜電紡絲后洗滌 PVP 的CAP納米膜。吸附過程符合提出的二級動力學與Langmuir模型，且經過五次循環吸附后仍保持高吸附容量。 XPS 分析顯示，吸附材料表面豐富的氨基基團經質子化后，與六價陰離子Cr（VI）產生靜電吸引和離子交換作用。這些質子化氨基基團能夠將有毒的Cr（VI）還原為無毒的Cr（III），并通過螯合作用固定在材料表面。MOF 晶格在多孔CA納米纖維膜上實現了原位生長，顯著提升了傳質動力學性能和膜循環穩定性；UI0-66-NH2的胺基功能化增強了配位活性并提高了吸附效率；聚吡咯（PPy）導電層促進了六價鉻（Cr（VI））的定向遷移，有效抑制了競爭離子的干擾。

綜上，制備的CAP@Ui0-66-NH2@PPy雜化纖維膜在重金屬廢水處理領域展現出廣闊的應用前景。當前工業造成的重金屬（特別是劇毒且致癌的六價鉻）廢水污染已成為全球性危機，亟需高效的治理手段；盡管金屬有機框架（MOFs）憑借高比表面積和可調孔隙結構成為極具潛力的吸附劑，但現有的MOF基材料在實際應用中面臨著表面官能團與Cr(VI)配位作用弱、粉末狀形態易團聚且難以回收（導致二次污染）以及共存離子競爭降低選擇性等主要瓶頸。為了克服單純MOF材料的局限性，利用靜電紡絲技術制備的納米纖維膜（特別是生物相容性好、易修飾的醋酸纖維素CA）與其結合成為研究熱點，通過在多孔聚合物基底上原位生長功能化MOF（如UiO-66-NH?）并引入聚吡咯（PPy）層，旨在構建一種能防止顆粒團聚、增強傳質動力學、提升吸附選擇性并易于循環回收的高效復合纖維膜吸附材料。本文通過簡便的原位生長和氧化聚合方法成功制備了一種新型吸附復合材料——CAP@Ui0-66-氨基@PPy納米復合纖維膜。該材料結合了MOF 和PPy的特性，能夠快速高效地去除廢水中的Cr（VI）。

結果表明，CAP2@Ui0-66-NH2@10%PPy對Cr（VI）的吸附性能優異，最大吸附量可達312.70 mg/g。動力學和熱力學分析顯示，吸附過程高度符合準二級動力學模型和Langmuir等溫線模型，表明Cr（VI）的吸附是一個吸熱的自發化學反應過程。此外，吸附效率受溶液pH值的影響，但其他共存離子對Cr（VI）去除的影響相對較小。吸附機制首先得益于多孔結構和 MOF 的原位生長，這為Cr（VI）吸附提供了大量活性位點。其次，在酸性環境中，CAP2@Ui0-66-NH2@10%PPy表面豐富的氮原子被質子化，從而在水溶液中與六價鉻產生靜電吸引，實現了對六價鉻的有效吸附。隨后，吸附劑表面質子化的氨基與六價鉻發生氧化還原反應，將部分有毒的六價鉻還原為無毒的三價鉻。最終，三價鉻會在吸附劑表面形成螯合物。總之，這種高效、高容量、環保、可重復使用且具有選擇性的CAP2@UI0-66-NH2@10%PPy納米復合膜在鞣制、染色和整理過程中對有毒六價鉻的吸附展現出廣闊的應用前景，推動了功能性紡織品在廢水處理中的更廣泛應用。

Li, T.T., Huang, Zh.N., Hu, M.F., et al. Highly effective adsorption, porous and charged CAP@Ui0-66-NH2@PPy hybrid fibrous membrane based on MOFs for Cr (VI) removal from wastewater. Chemical Engineering Journal, 2025, 509, 161213. https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.161213.