近年来重工业在不断地发展进步,进步的背后是生态环境不断被破坏,工业废水中含有的大量重金属离子通过食物链不断累积,慢慢蚕食人体健康,处理重金属污染的水资源已成为保护生态环境工作中的重要一环。本文首先合成了一系列磺化度不同的磺化聚芳醚腈(SPEN),然后通过静电纺丝技术制备了SPEN系列纳米纤维膜并测试其吸附性能,最后引入纳米TiO₂制备SPEN/TiO₂复合纳米纤维膜并进一步研究了复合纳米纤维膜的吸附性能。首先基于分子结构,以2,5-二羟基苯磺酸钾盐、双酚A、2,6-二氟苯甲腈为原料,按不同用料比经亲核取代逐步聚合分别合成磺化度为50%、60%和70%的磺化聚芳醚腈(SPEN-50、SPEN-60和SPEN-70)。红外光谱和核磁共振氢谱共同证明了所合成的SPEN系列聚合物结构与分子结构设计一致;SPEN系列聚合物均具有较高的分子量(M_w>150 kg/mol),溶解性研究结果表明该系列聚合物常温下在极性溶剂中具有良好的溶解性;此外SPEN系列聚合物还具有高玻璃化转变温度(205~220℃)、热分解温度(405~422℃)和抗拉强度(64~78 MPa)。然后基于该系列SPEN聚合物,通过静电纺丝技术制备了一系列纳米纤维膜。SEM结果显示该系列纳米纤维膜具有良好形貌,且纤维平均直径随着SPEN磺化度的增加而降低。以Cu²⁺溶液为污染源对该系列纤维膜的吸附性能进行测试,对比研究了SPEN聚合物薄膜和纳米纤维膜对Cu²⁺的吸附性能,结果显示纳米纤维膜对Cu²⁺的吸附容量比常规薄膜提高了40%以上,此外,纳米纤维膜的吸附容量也随着磺化度的增加而逐渐提高;该系列纳米纤维膜的吸附性能随着pH值和温度的增加而增强;该系列纳米纤维膜经过8次吸附脱附循环后仍能保持初始吸附容量80%以上的吸附容量。使用SPEN-70纳米纤维膜对其他多种金属离子进行吸附测试,发现SPEN-70纳米纤维膜对Pb²⁺、Fe³⁺、Ag⁺、Cr⁶⁺、Mn²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺均有吸附能力。吸附动力学研究表明该系列纳米纤维膜吸附速率受化学吸附控制;吸附等温线研究计算出该系列纳米纤维膜对Cu²⁺理论最大吸附容量为61.27 mg/g。最后基于SPEN-70聚合物,结合超声分散技术制备了纳米TiO₂含量在1~6 wt.%范围内的一系列SPEN-70/TiO₂复合纳米纤维膜,通过红外光谱以及X射线衍射证明了表面含有大量羟基的纳米TiO₂被成功的引入到了复合纳米纤维膜中。微观形貌观察结果显示,纳米TiO₂引入后复合纳米纤维膜中出现了表面凹陷微球,微球直径随着纳米TiO₂含量的增加而增加。研究发现1~3 wt.%的纳米TiO₂添加量能在保持结构稳定的同时提高复合纳米纤维膜的吸附性能,因此后续重点研究1~3 wt.%纳米TiO₂含量的复合纳米纤维膜的吸附性能。1~3 wt.%纳米TiO₂含量的复合纳米纤维膜的吸附性能随着pH值和温度的增加而增强;经8次吸附脱附循环后仍能保持初始吸附容量68%以上吸附容量。此外纳米TiO₂引入后复合纳米纤维膜对其他重金属离子的吸附性能也有提高。1~3 wt.%纳米TiO₂含量的复合纳米纤维膜对Cu²⁺的吸附动力学研究表明少量添加纳米TiO₂后复合纳米纤维膜的吸附速率有很大提升,30分钟吸附容量相较于添加纳米TiO₂前分别提升了69%、82%、88%;吸附等温线研究表明复合纳米纤维膜对Cu²⁺理论最大吸附容量分别提高至71.89、74.68、76.04 mg/g