Chem. Eng. J.：基于MOFs的高吸附性多孔带电CAP@UiO-66-NH2@PPy杂化纤维膜去除废水中的Cr（VI）

重金属废水污染一直是全球工业制造中心面临的重要且严峻的问题。本研究通过结合原位生长与氧化聚合技术路线，开发了一种新型CAP@Ui0-66-NH2@PPy纳米复合纤维膜，该材料具有高比表面积和丰富的氨基活性位点，可有效去除六价铬（Cr（VI））。系统表征表明，多孔结构与 MOF 原位生长为带电聚吡咯（PPy）的聚合提供了位点，从而赋予CAP2@Ui0-66-NH2@10%PPy材料78.837 m²/g的高比表面积。在298 K条件下，其最大吸附容量高达312.70 mg/g，显著优于通过CA和 PVP 静电纺丝后洗涤 PVP 的CAP纳米膜。吸附过程符合提出的二级动力学与Langmuir模型，且经过五次循环吸附后仍保持高吸附容量。 XPS 分析显示，吸附材料表面丰富的氨基基团经质子化后，与六价阴离子Cr（VI）产生静电吸引和离子交换作用。这些质子化氨基基团能够将有毒的Cr（VI）还原为无毒的Cr（III），并通过螯合作用固定在材料表面。MOF 晶格在多孔CA纳米纤维膜上实现了原位生长，显著提升了传质动力学性能和膜循环稳定性；UI0-66-NH2的胺基功能化增强了配位活性并提高了吸附效率；聚吡咯（PPy）导电层促进了六价铬（Cr（VI））的定向迁移，有效抑制了竞争离子的干扰。

综上，制备的CAP@Ui0-66-NH2@PPy杂化纤维膜在重金属废水处理领域展现出广阔的应用前景。当前工业造成的重金属（特别是剧毒且致癌的六价铬）废水污染已成为全球性危机，亟需高效的治理手段；尽管金属有机框架（MOFs）凭借高比表面积和可调孔隙结构成为极具潜力的吸附剂，但现有的MOF基材料在实际应用中面临着表面官能团与Cr(VI)配位作用弱、粉末状形态易团聚且难以回收（导致二次污染）以及共存离子竞争降低选择性等主要瓶颈。为了克服单纯MOF材料的局限性，利用静电纺丝技术制备的纳米纤维膜（特别是生物相容性好、易修饰的醋酸纤维素CA）与其结合成为研究热点，通过在多孔聚合物基底上原位生长功能化MOF（如UiO-66-NH₂）并引入聚吡咯（PPy）层，旨在构建一种能防止颗粒团聚、增强传质动力学、提升吸附选择性并易于循环回收的高效复合纤维膜吸附材料。本文通过简便的原位生长和氧化聚合方法成功制备了一种新型吸附复合材料——CAP@Ui0-66-氨基@PPy纳米复合纤维膜。该材料结合了MOF 和PPy的特性，能够快速高效地去除废水中的Cr（VI）。

结果表明，CAP2@Ui0-66-NH2@10%PPy对Cr（VI）的吸附性能优异，最大吸附量可达312.70 mg/g。动力学和热力学分析显示，吸附过程高度符合准二级动力学模型和Langmuir等温线模型，表明Cr（VI）的吸附是一个吸热的自发化学反应过程。此外，吸附效率受溶液pH值的影响，但其他共存离子对Cr（VI）去除的影响相对较小。吸附机制首先得益于多孔结构和 MOF 的原位生长，这为Cr（VI）吸附提供了大量活性位点。其次，在酸性环境中，CAP2@Ui0-66-NH2@10%PPy表面丰富的氮原子被质子化，从而在水溶液中与六价铬产生静电吸引，实现了对六价铬的有效吸附。随后，吸附剂表面质子化的氨基与六价铬发生氧化还原反应，将部分有毒的六价铬还原为无毒的三价铬。最终，三价铬会在吸附剂表面形成螯合物。总之，这种高效、高容量、环保、可重复使用且具有选择性的CAP2@UI0-66-NH2@10%PPy纳米复合膜在鞣制、染色和整理过程中对有毒六价铬的吸附展现出广阔的应用前景，推动了功能性纺织品在废水处理中的更广泛应用。

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.