随着科学技术的发展和生活水平的不断提升,人类在社会活动中制造的垃圾以及对自然环境的肆意毁坏,致使水资源的污染日趋严重。本课题主要通过静电纺丝技术制得复合纳米纤维,经一系列的化学改性,使其表面得到大量的功能性基团,如羟基、偕胺肟基等,从而形成功能性纳米纤维。研究中,利用纳米纤维独特的优点,结合吸附法与膜分离技术,展现出其在水处理领域高效的功能性。由聚氨酯(PU)、聚丙烯腈(PAN)和醋酸纤维素(CA)三种聚合物原料经静电纺丝技术制得PAN/CA/PU复合纳米纤维,经水解和偕胺肟化处理后,CA、PAN分别转化为再生纤维素(RC)和偕胺肟基聚丙烯腈(AOPAN),从而得到AOPAN/RC/PU功能性纳米纤维。实验中,通过探究静电纺丝法制备复合纳米纤维的纺丝电压及纺丝流速,分析得到最佳的静电纺丝参数。将不同的复合纳米纤维进行了扫面电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)表征以及亲水性能、力学性能测试。研究表明:在纺丝液中PAN/CA/PU配比为6:3:1,总质量分数为10%的条件下,静电纺丝法制备PAN/CA/PU复合纳米纤维的最佳工艺参数为:纺丝电压为18 kV、纺丝流速为0.50 mL/h;通过静电纺丝制备的复合纳米纤维形态完整,直径分布均匀,纤维膜具备较高的孔隙率,纤维亲水性不佳。经化学改性后,纤维表面具备大量的偕胺肟基、羟基等功能性基团,亲水性得到改善,而且纤维具备良好的力学性能。将AOPAN/RC/PU复合纳米纤维膜作为分离层构建动态分离系统,测定其对Fe(Ⅲ)的动态吸附性能。实验中对复合纳米纤维进行了SEM、EDS表征,对复合纳米纤维膜层数、Fe(Ⅲ)浓度与动态吸附率、溶液流速之间的关系进行了详细研究,同时探究了其重复使用性能。结果表明:在液柱高度为8 cm、膜层数为5层、Fe(Ⅲ)浓度为5 mg/L的条件下,动态吸附率可达100%;当Fe(Ⅲ)浓度为300 mg/L时,动态吸附数据符合Thomas和Yoon-Nelson动态吸附模型,平衡吸附量分别为116.95 mg/g和113.27 mg/g;在Fe(Ⅲ)浓度为5 mg/L的条件下,经连续三次吸附-解吸循环实验后,复合纳米纤维膜对Fe(Ⅲ)的解吸率保持85%,动态吸附率仍高于99%,说明该复合纳米纤维膜对微量Fe(Ⅲ)溶液具备高效的动态吸附性能以及优异的重复使用性能。设计水过滤系统,将AOPAN/RC/PU复合纳米纤维作为过滤层构建水过滤装置,测定其对浓度为5 mg/L的Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)和Al(Ⅲ)金属离子动态吸附性能,同时探究了其重复使用性。结果表明:经动态吸附实验后,且该材料对微量Al(Ⅲ)、Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)和Cd(Ⅱ)的动态吸附能力顺序为:Al(Ⅲ)=Pb(Ⅱ)>Cu(Ⅱ)>Cr(Ⅵ)>Cd(Ⅱ)。复合纳米纤维膜经连续三次吸附-解吸实验后,解吸率高于85%,对Al(Ⅲ)和Pb(Ⅱ)的动态吸附效果优于其它三种金属离子,说明该材料对微量混合重金属离子具备优异的重复使用性能。另外,研究中构建了三级过滤系统,第三级过滤系统内层的膜通量为39.23 L/(m2·min),说明该复合纳米纤维膜具备较大的膜通量。