英国曼彻斯特大学李加深博士团队开发多孔聚乳酸/壳聚糖纳米纤维高效捕捉废水中的重金属离子
随着造纸、电池、皮革、纺织、冶金等工业的发展，产生的废水中含有大量的铜、铅、镍、铬、汞等重金属离子。这些离子对自然环境和生物具有非常严重的破坏作用，制约国民经济的可持续发展。因此，为了去除或者降低废水中的重金属离子浓度，化学沉淀、膜过滤、吸附、光催化、离子交换、反渗透等一系列技术已经被开发，并投入实际生产。但是每一种技术都有一定的局限性。
壳聚糖是一种天然可降解材料，其分子上含有大量的活性氨基和羟基基团，可以捕获和固定废水中的金属离子。但是壳聚糖本身力学强度比较低，需要使用戊二醛等对其进行化学交联或者固定。但是这些交联反应大量消耗壳聚糖的活性基团，使其后期的金属离子捕获能力大大降低。为了避开交联问题，可以把壳聚糖涂覆在一些支撑载体上，这样可以最大限度的保持壳聚糖对金属离子的捕获能力。因此制备具有高比面积的多孔载体是本研究的重点。
英国曼彻斯特大学李加深博士团队利用之前开发的超高比表面积多孔聚乳酸纤维作为载体（ACS applied materials & interfaces (2019)，doi.org/10.1021/acsami.9b18083），把壳聚糖负载在纤维表面，形成一个壳聚糖的多孔结构。这种复合结构可以把壳聚糖固定在聚乳酸纤维表面，壳聚糖不需要化学交联都可以抵抗吸附离子过程中的溶胀行为。更为重要的是，这种高比表面积的多孔结构为壳聚糖提供了充分接触废水的界面，捕获重金属离子的效率和速度大大提高。本研究以铜离子为例，其捕获效率可达大约110 mg/g。
图1. 多孔聚乳酸纤维负载壳聚糖吸附铜离子示意图。
图2. 多孔聚乳酸纤维。
图3. 聚乳酸纤维负载不同量的壳聚糖。
图4. 不同条件对铜离子吸附的影响以及吸附动力学。
以上科研成果近期在Carbohydrate Polymers上发表。第一作者为曼彻斯特大学博士生Qasim Zia（巴基斯坦），通讯作者为曼彻斯特大学李加深博士。
详细内容见论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.115343
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