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  水污染是全球環境面臨的重要問題，從污水中高效去除有害污染物如重金屬離子，有機染料和新型微污染物等對維持生態平衡和實現可持續發展具有重要的現實意義。吸附法具有操作簡單、能耗低、成本低、去除效率高且適用范圍廣的特點，是一種經濟高效的環境修復技術。聚苯胺（PANI）作為一種眾所周知的本征導電聚合物，因其成本低，環境穩定性好，合成簡單、豐富的吸附活性位點以及其導電性所賦予的優良再生和重復利用性能，在去除染料和重金屬離子方面顯示出了廣闊的應用前景。此外，聚苯胺納米纖維（PANI-NFs）由于其高表面積，豐富的活性位點和較短的擴散長度更是展現出了優異的吸附效能。但是有兩個因素仍制約其實際應用的進展。首先，PANI-NFs粉末顆粒難回收；其次，現有的吸附再生過程僅僅達到了“污染物轉移和濃縮”的效果，再生后產生了更高濃度的難降解有機廢水。

  針對上述問題，廖耀祖教授團隊采用原位交聯和酸誘導原位聚合的兩步法策略，可控制備得由PANI-NFs和纖維素納米纖維（CNFs）超分子自組裝的PANI/CNF復合納米纖維氣凝膠（PCNFA）吸附劑。研究結果表明，PCNFA具有良好的壓縮力學性能和優異的吸附性能。此外，該團隊基于PANI可活化過硫酸鹽高級氧化降解污染物這一性質，首次采用過二硫酸鹽（PDS）工藝實現了PCNFA吸附劑的綠色再生及污染物的協同降解，并結合實驗表征和模擬計算對吸附和再生機理進行了系統探究。

圖1. PANI/CNF復合納米纖維氣凝膠（PCNFA）的制備示意圖

圖2. PCNFA氣凝膠高效去除有機污染物及其PDS綠色再生示意圖

  首先通過間歇靜態吸附實驗研究了PCNFA氣凝膠對陰離子染料ARG和陽離子染料MB的吸附行為，確定了吸附最佳投加量（1g L^-1）、最佳pH值（ARG和MB別為2和10）以及ARG和MB的最大Langmuir吸附容量（分別達到600.7和1369.6 mg g^-1），表明了PCNFA吸附劑在離子污染物去除方面有潛在的應用。進一步地，通過固定床吸附實驗研究了PCNFA吸附劑在實際廢水處理過程中的可行性。PDS再生實驗研究結果表明，在三個再生循環后，PCNFA對ARG和MB的吸附能力分別保持在84％和70％以上，相應的COD去除率分別達到26％和60％左右。最后，探索了吸附和再生機理，結果表明靜電和π-π堆積相互作用是吸附的主要驅動力，而活化PDS所產生的電子轉移非自由基路徑是再生PCNFA和氧化污染物的主要原因。

圖3.（a）溶液pH值對PCNFA吸附能力的影響；（b）B3LYP/6-31G（d，p）計算的CNF和PANI的分子靜電表面電勢。初始濃度為100 mg L ^-1，300 mg L ^-1和500 mg L ^-1的（c）ARG和（d）MB吸附的動力學圖擬合偽一級，偽二級和Elovich模型和（e）ARG和（f）MB在298 K下在PCNFA上的吸附等溫線符合Langmuir，Freundlich和Temkin模型。

圖4.（a，b）ARG和（c）MB吸附飽和PCNFA的再生溶液的UV-Vis光譜與時間的關系，插圖顯示為再生溶液的照片與時間的關系；（d）ARG和（e）MB吸附飽和的PCNFA-5在PDS再生過程中的效率與COD去除率；（f）MeOH，TBA，PBQ和L-組氨酸對PCNFA-5再生的影響。

  以上相關成果以“Fabrication of 3D compressible polyaniline/cellulose nanofiber aerogel for highly efficient removal of organic pollutants and its environmental-friendly regeneration by peroxydisulfate process”為題發表在Chemical Engineering Journal（DOI:10.1016/j.cej.2021.128931）上。論文的第一作者為東華大學青年教師呂偉博士，碩士生李加強為共同第一作者，通訊作者為廖耀祖教授。

  該研究工作得到了中央高�；究蒲袠I務費自由探索項目、國家自然科學基金、上海市曙光人才計劃、上海市自然科學基金、上海市“一帶一路”國際聯合實驗室等經費的支持。

  論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894721005246