CNFM的制備及其協同電動技術修復土壤重金屬的研究

單文盼，黃滿紅，2*，李曉純，張翠翠，畢 磊，孟李君（.東華大學環境科學與工程學院，上海 20620；2.國家環境保護紡織污染防治工程技術中心，上海 20620）

CNFM的制備及其協同電動技術修復土壤重金屬的研究

單文盼1，黃滿紅1，2*，李曉純1，張翠翠1，畢 磊1，孟李君1（1.東華大學環境科學與工程學院，上海 201620；2.國家環境保護紡織污染防治工程技術中心，上海 201620）

首先采用靜電紡絲工藝制備殼聚糖納米纖維膜并優化了其制備條件，將制備的納米纖維膜協同電動技術對土壤中的重金屬（Cu、Cr）進行了修復.結果表明，納米纖維膜制備的優化條件為：m（殼聚糖CS）/m （聚乙烯醇PVA）為20：80，乙酸質量濃度為20%，混合溶液質量分數為8%；所制備的納米纖維膜平均直徑為 37.11nm，對金屬的吸附平衡時間為 4h.單一的電動修復來處理土壤中的重金屬效率較低， Cu和 Cr的去除效率僅為34.9%和11.7%；采用電動技術協同殼聚糖納米纖維膜能顯著提高重金屬的去除效率， 二者的去除效率分別達到了82%和91%.

靜電紡絲；殼聚糖；聚乙烯醇；電動修復

土壤重金屬污染一般具有污染范圍廣，污染具有持續性、隱匿性等特點［1］.常見的修復技術有物化修復技術，生物修復技術和農業生態修復技術［2］.電動修復成本低廉且不會破壞原有的自然環境，在一些發達國家已有應用的案例［3］.國內對該技術也進行了大量的研究.樊廣萍等［4］研究了EDTA、有機酸乳酸和檸檬酸以及無機酸硝酸對土壤重金屬修復的影響，結果表明增強試劑對重金屬銅、鉛、鎳和六價鉻的去除都有提升作用.方一豐等［5］研究了 EDTA對鉛的去除作用，結果表明EDTA的加入提高了鉛離子的移動性，在電場力作用下Pb的最大去除率可達82.1%.陳海峰等

［6］研究了垂直直流電場的大小和方向對 Cu、 Zn絡合物的作用，結果表明絡合物遷移速度與電場強度成正比，遷移方向隨電場方向改變而改變.Genc等［7］通過電動技術修復河流底泥中的重金屬鋅和錳， 闡明了二者的遷移方式不同，控制兩極 pH值能改變系統的電滲流方向.電動修復是在污染土壤施加電壓，帶電離子在電場條件下發生定向遷移，但遷移出土壤的離子還需進一步處理，才能降低對環境的影響.為此采用電動技術協同吸附材料來修復土壤中的重金屬，當金屬離子遷移出土壤時，利用吸附材料將其去除，以減少后續的處理過程.殼聚糖本身無毒且含有氨基、羥基等官能團，在環境領域有著廣泛的應用［8-9］.殼聚糖顆粒可有效吸附水中的金屬離子，但是不易回收且比表面積小，Vieira等［10］證明了殼聚糖膜的吸附性能更高.傳統方法制備的殼聚糖膜易溶于水且比表面積小，以靜電紡絲技術制備納米級別的纖維膜已經成為了研究熱點，有著良好的運用前景.張慧敏等［11］通過靜電紡絲制備殼聚糖納米纖維膜并用來吸附水中 Cu2+、Cd2+、Ni2+.但目前還沒有用納米纖維膜與電動力學聯用修復土壤重金屬的報道.

論文首先進行了靜電紡絲制備殼聚糖納米纖維膜，并優化了制備條件，然后研究了其協同電動法對土壤中重金屬的處理效果，以期為土壤修復提供新的方向.

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用土壤來自某煤矸石堆場，選取均質樣品，剔除其中的碎石等雜質后在 105℃下烘干至恒重，過100目篩后置于棕色樣品瓶內避光保存備用.通過《場地土壤環境風險評價篩選值DB11/T811—2011》［12］來確定污染濃度.污染土壤由均質土壤顆粒和金屬離子污染液混合而成，表1為污染濃度.

表1 背景值和污染濃度Table 1 The background values and contamination concentrations in soil samples

1.2 試驗儀器與試劑

試驗中所用的聚乙烯醇（阿拉丁公司），殼聚糖（脫乙酰度＞95%）及其余主要化學試劑（國藥化學試劑有限公司）均為分析純，石墨電極（天津信誠機電有限公司）的純度為 99.99%，尺寸為40mm×80mm×5mm.電極連接直流電源（RXN-305D型，深圳兆信電子有限公司，量程為30V，5A）進行電動力學試驗.

土壤樣品通過微波消解儀（MARS240/50型，美國CEM有限公司）消解，消解液經精確控溫電熱消解器（Dv4000型，北京安南科技有限公司）進行趕酸，并用原子吸收分光光度儀（AA320型，上海分析儀器廠，各金屬的檢出限均為 0.01mg/L）測定金屬濃度，試驗中的電流檢測通過電子萬能表（VC890D型，勝利有限公司），通過pH計（梅特勒-托多儀器有限公司）測定 pH，殼聚糖與聚乙烯醇通過磁力攪拌器（上海司樂儀器有限公司）混合均勻.

1.3 協同修復試驗裝置

圖1 電動修復協同殼聚糖納米纖維膜裝置Fig.1 Device of electric repair coupled with nano-fiber membrane

電動裝置的主體是一個直徑為3.5cm、長為10cm的有機玻璃圓柱，圓柱兩端各連接一個極室，且在玻璃柱內裝載著污染土壤.在有機玻璃柱兩端和極室的連接處各粘著兩層直徑為 8cm的定量濾紙以防止圓柱內的土壤進入極室內.協同處理試驗中，在濾紙中間放置制備的殼聚糖納米纖維膜，當金屬離子在向極室遷移時得以去除.圖

1為協同修復的裝置.

1.4 試驗方法

靜電紡絲鑄膜液的制備：將殼聚糖溶于一定濃度的乙酸溶液中，在 60℃水浴下攪拌 5h；將聚乙烯醇溶于一定量去離子水中，在90℃以上水浴下攪拌 2h；將兩者按一定的質量比混合，加熱攪拌均勻.

土壤樣品的消解：取2g土壤樣品并加入6mL 70% HNO3，2mL 40% HF和2mL 30% H2O2進行消解，趕酸后將溶液定容至50mL，待測.

土壤pH值的測定：稱取5g土壤，加入25ml去離子水，在磁力攪拌器上攪拌1min后靜置0.5h，用pH計測定值.

質量守恒分析：修復結束后測定電解室溶液中的金屬質量，同時測定土壤中金屬的殘余質量和纖維膜上吸附的金屬質量，并做質量守恒分析.

2 結果與討論

2.1 殼聚糖/聚乙烯醇納米纖維膜的制備

殼聚糖的可紡性不高，聚乙烯醇具有良好的成纖維性、成膜性及抗靜電性，聚乙烯醇的加入可以提高殼聚糖的可紡性［13］.溶液的表面張力也是紡絲的一個重要條件，不同濃度的乙酸溶劑貢獻不同的表面張力［14］.而溶液的濃度決定了粘度大小，粘度過大時需要的電場力就越大，粘度過小時，紡絲液會以液滴形式滴落.為此試驗探究了殼聚糖（CS）與聚乙烯醇（PVA）質量比，乙酸溶劑的濃度和混合溶液的濃度對紡絲過程的影響.試驗保持紡絲的過程參數不變：電壓 25KV，接收距離12cm，流速0.1mL/h，針頭為12號.

2.1.1 質量比的確定 在確定殼聚糖與聚乙烯醇質量比試驗中，配制了質量比為 0：100，10：90，20：80，30：70的4種溶液，按聚乙烯醇質量分數為10%，殼聚糖質量分數為 5%來進行配置.采用掃描電鏡來觀察紡絲的形態如圖2所示.由圖2可知，在PVA濃度為100%時，紡絲出現了較多的熔融狀，成絲的數量比較少；在10：90的比例下，成絲效果有了較好的改善，但出現了交聯，有較多的塊狀物出現； 在20：80的比例下，塊狀物沒有出現且沒有熔融狀，紡絲表面形態較好；隨著殼聚糖質量的進一步增加，在30：70的比例下，成像效果不好，紡絲較為雜亂且有飄絲現象，說明隨著殼聚糖含量的增加，紡絲效果下降.為此20：80比例為最佳.

圖2 質量比SEM圖Fig.2 SEM in different CS / PVA mass ratio

圖3 不同溶液濃度下的SEM圖Fig.3 SEM in different solution concentrations

2.1.2 混合溶液質量分數的確定 在 m（CS）：m（PVA）為 20：80，乙酸質量分數為 5%條件下，配置了質量分數分別為4%，6%，8%，10%的4種混合溶液.紡絲條件不變，采用掃描電鏡來觀察紡絲的形態如圖3所示.由圖3可知，在濃度較低的情況下，絲的表面出現了大量的串珠（4%），這是由于溶液濃度較低時，溶劑來不及揮發，紡絲液在電場下還沒有被拉長就斷裂了.隨著濃度的增大，串珠逐漸減少（6%）至消失（8%）.但隨著濃度繼續增大，就需要更大的電壓才能使溶液被拉長，在 10% 濃度下紡絲的下方有交聯產生，成絲效果下降.為此，選擇8%為最佳濃度.

2.1.3 乙酸濃度的確定 在 m（CS）：m（PVA）為20：80，溶液質量分數為 8%條件下，配制了五種乙酸的質量濃度為 5%， 10%，15%，20%，25%的溶液.在相同的控制條件下進行紡絲，并觀察其SEM圖（圖4）.

圖4 不同溶劑下的SEM圖Fig.4 SEM in different solvent concentrations

乙酸的濃度會影響溶液的表面張力，表面張力較小時有利于紡絲的進行，而乙酸濃度的增大會降低表面張力，所以在10%和15%濃度下，紡絲由最初的較為稀松（5%）變得更加緊致.但低倍率電鏡下顯示紡絲表面仍有一些串珠出現.在 20%濃度下，紡絲形態較好，且無串珠出現.但濃度繼續升高（25%）會阻礙連續纖維的生成，這是由于溶液的電導率升高，在高電壓的作用下帶有相同電荷的離子紡絲液會互相排斥［15］.

通過圖 4可以確定，最佳的質量比為 m（CS）：m（PVA）為20：80，乙酸最佳濃度為20%，混合溶液濃度為8%.紡絲結束后，將纖維膜從鋁箔上取下，室溫干燥24h后，用K2CO3溶液浸泡清洗過量的乙酸并用去離子水清洗至中性，冷凍干燥后備用［16］.

2.1.4 纖維直徑分析 觀察最佳條件下的掃描電鏡圖可以發現通過混紡制得的膜形態連續且均勻，沒有珠狀物和斷裂，說明以上條件下紡絲效果較好.通過image pro plus軟件可以得到纖維的平均直徑，如圖5所示.選取不少于100根纖維進行統計后可以得到纖維的最大直徑為 78.38nm，最小直徑為 19.33nm，平均直徑為 37.11nm，紡絲纖維為納米結構.

圖5 CS/PVA纖維直徑分布Fig.5 Fiber diameter distribution of CS/PVA membrane

2.1.5 殼聚糖與殼聚糖纖維膜紅外圖譜分析對比殼聚糖粉末與殼聚糖納米纖維膜的傅里葉紅外光譜圖來觀察其結構的變化如圖6所示.

在圖6中，3351cm-1處是分子N-H和O-H延展5峰，2945cm-1處是-CH的伸縮振動，1558cm-1處是-NH2的變形振動峰，1094cm-1和1073cm-1分別是C6-OH和C3-OH彎曲振動峰，1652cm-1處為C=O的振動峰，838cm-1處為CS糖苷鍵的吸收峰.

CS/PVA與CS圖譜的區別為：3351cm-1處的峰寬變大且向短波長移動；隨著PVA的加入，CS中1073cm-1處的振動峰向高波數1094cm-1移動，在而760cm-1處的振動峰變為孤立的峰；1558cm-1處氨基的特征吸收峰也減弱.這些變化表明殼聚糖與聚乙烯醇的混合，產生了一定程度的結構變化，二者之間產生了某種作用力；同時也說明了聚乙烯醇削弱了氨基在紡絲過程中的影響，但氨基的吸附性能仍得以保留［17-18］.

圖6 CS與CS/PVA紅外圖譜Fig.6 FTIR spectra of CS and CS/PVA membrane

2.1.6 殼聚糖纖維膜熱重分析 圖 7為殼聚糖與殼聚糖/聚乙烯醇納米纖維膜升溫到 600℃的TG圖，殼聚糖的熱分解分為分子中的主鏈降解和水分的蒸發；聚乙烯醇的熱分解同時還包含小分子的縮合反應［19］.殼聚糖的 TG曲線大致經歷了兩個階段：0～220℃為水分的蒸發；220～310℃為殼聚糖主鏈的降解.纖維膜的 TG曲線大致經歷了4個階段：其中50～200℃可能為膜中水分的蒸發段；200～280℃可能為聚乙烯醇的降解階段；280～360℃可能為部分殼聚糖/聚乙烯醇交聯鍵的斷裂階段；360～410℃可能剩余殼聚糖/聚乙烯醇交聯鍵的斷裂及一些小分子的縮合反應階段.圖中殼聚糖的最大熱分解溫度為 220℃左右，這與呂衍安等［20］的研究大致相同，而共混膜的最大熱分解溫度為 360℃，這說明殼聚糖與聚乙烯醇之間產生的作用力較強.

2.1.7 殼聚糖纖維膜對金屬的吸附平衡 配置300mL金屬混合溶液于錐形瓶內（金屬濃度均為500mg/L），調節pH為7左右，將 20mg納米纖維膜放入錐形瓶內，并將錐形瓶放入恒溫調速回轉搖床內，調節轉速為150r/min，溫度為25℃.圖8為溶液濃度隨時間變化的曲線.

圖7 CS與CS/PVA膜熱重分析Fig.7 Thermal gravimetric analysis of CS and CS/PVA membrane

圖8 金屬吸附平衡Fig.8 Metal adsorption equilibrium diagram

由圖8可知，金屬的濃度在在4h之后基本不再發生變化，達到吸附平衡.在剩余溶液中鉻離子的濃度高于銅離子濃度.這說明納米纖維膜對金屬吸附能力的順序為Cu＞Cr.

2.2 電動修復特性

接通電源后，電解液發生電解作用，反應式如式1和式2所示.電解產生的OH-進入土壤后會與金屬離子反應生成沉淀，造成去除效率低下.為此在單一電動修復（EK01）試驗的基礎上，進行了陰極pH值控制（EK02）試驗，采用檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液來控制陰極電解室內pH，使陰極pH值保持在6～7.協同試驗（EK03）與控制陰極pH值試驗的控制條件相同，但是在濾紙中間放置了靜電紡絲制備的CS/PVA膜.試驗的控制條件如表2所示.

表2 試驗控制條件Table 2 Control condition of three experiments

反應開始后，陰極室內的pH值在5h時達到了 12.5，陽極室則降到了 3.2，初始條件下的陰極室內產生了大量的白色混濁物覆蓋在電極上，測試后發現渾濁物中含有Zn2+和Cu2+，這可能是土壤本底值中含有一定的鋅造成的.陰極控制條件與協同修復下均未產生沉淀.試驗中按時記錄系統的電流，如圖9所示.電解反應式如下：

圖9 試驗電流變化Fig.9 The current change in three experiments

EK01下的初始電流為96mA，電流在3h內達到峰值后迅速下降，電流的最大值為 110mA，最小值僅為8mA左右.在EK02下，電流有所下降，初始電流僅為24mA左右，最大值為47mA；在EK03中，電流有所下降，最低達到 17.6mA. Acar

［21］認為電流與土壤中存在的溶解離子濃度成正相關.電流急劇降低的原因有：電解產生的氫氣和氧氣覆蓋在電極表面，降低電極導電性，這稱為活化極化；電極表面形成的白色不溶鹽類造成的導電性降低稱為電阻極化［22-23］.

修復結束后，從陽極處每隔兩厘米取土樣，測定金屬的剩余量及pH值，pH值如圖10所示，金屬含量如圖11和圖12所示.由圖10可知，土壤pH從陽極到陰極逐漸增大，EK01中，土壤中大約有2/3處為酸性區域，1/3處為堿性區域，這主要是由于 H+的離子淌度是 OH-的 1.8倍左右［24］.而EK02和EK03中，陰極處的pH保持在7左右.

圖10 各條件下土壤pH值Fig.10 Soil pH in each section under different experiments

圖11 土壤中銅含量的分布Fig.11 Distribution of copper in soil

在圖11中，EK01下銅在土壤中的殘余量從陽極到陰極呈現先增大后減小的趨勢，且在距陽極8cm處達到一個峰值，這是由于H+和OH-在土壤中相遇造成 pH值的突變，使得向陰極遷移的Cu2+離子在該處土壤中沉淀下來，這一現象被稱為“聚焦效應”［25］.陰極電解室內pH值控制在7左右，阻止了OH-進入土壤，從而消除了聚焦效應，銅的殘余量在靠近陰極處達到最大.圖12顯示鉻的遷移呈現相反的趨勢，這是因為六價鉻在土壤中主要是以含氧陰離子 Cr2O72-（強酸性條件）、HCrO4

-（弱酸性條件）和 CrO42-（中性和堿性條件）的形式存在［26］，所以鉻主要是向陽極方向遷移，且在最靠近陽極處達到一個峰值.3種試驗下金屬的遷移規律是完全一樣的，而且添加緩沖溶液后土壤中的金屬以可溶離子的形態存在，這使得去除率提升且殘余濃度大大降低.

圖12 土壤中鉻含量的分布Fig.12 Distribution of chromium in soil

對金屬的質量做質量守恒分析（表3），以確定金屬的去除率.

由表3可知，初始條件下銅的去除率最高僅為 34.9%，這主要是由于土壤中生成的沉淀物會阻塞土壤孔隙，使離子的遷移性能降低進而降低去除效率［27］；陰極pH值的控制減少了OH-進入到土壤中，使去除效率有所提高，試驗結束后 Cu的去除率提高了 38.3%，Cr的去除率提高了75.5%.相對于陰極控制試驗，協同修復中金屬銅的去除率提高了 8.8%，鉻的去除率提高了 3.8%，所以 CS/PVA膜對金屬的去除率有所提升，這可能是由于金屬離子與纖維膜發生了螯合作用.殼聚糖納米纖維膜的加入并沒有對重金屬離子的遷移方向產生影響，重金屬離子能很好的吸附在纖維膜上，并沒有完全穿透纖維膜直接進入到了極室.相對于金屬銅，鉻的去除率提升并不明顯，這是由于鉻主要是從陽極室去除，陽極室內的pH值較低，殼聚糖中的氨基既可以與金屬離子也可以與氫離子進行螯合，pH值過低時造成鉻的去除率提升較低［28］.總體來說，CS/PVA膜的加入對于土壤中重金屬的修復有提升作用.質量守恒存在一定差別的原因是污染物會吸附到電極或者濾紙上，以及污染物濃度分布不均勻造成的，而協同試驗中金屬牢固的附著在納米纖維膜上，造成守恒率大大降低［29］.

表3 質量守恒分析Table 3 Mass balance analysis

3 結論

3.1 在殼聚糖與聚乙烯醇質量比 20：80，乙酸質量濃度為20%，混合溶液濃度為8%條件下，得到連續均勻的納米纖維，纖維平均直徑為 37.11nm.納米纖維膜的最大熱分解溫度為 360℃，熱穩定性高于殼聚糖粉末.

3.2 采用 0.1mol/L的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液控制陰極 pH值能很好的消除“聚焦效應”，有利于重金屬在土壤中的遷移.

3.3 CS/PVA 納米纖維膜協同 EK對重金屬具有富集作用，協同修復土壤中的金屬銅和鉻時，去除效率分別為82%和91%.

［1］ Li R， Zhao Z Q， Liu X N. The changes of heavy metals solubility with time under different chelants in contaminated soil ［J］. Advanced Materials Research， 2013，3（864-867）：283-288.

［2］ 黃益宗，郝曉偉，雷 鳴，等.重金屬污染土壤修復技術及其修復實踐 ［J］. 農業環境科學學報， 2013（3）：409-417.

［3］ Kim B K， Baek K， Ko S H， et al. Research and field experiences on electrokinetic remediation in South Korea ［J］. Separation & Purification Technology， 2011，79（2）：116-123.

［4］ 樊廣萍，朱海燕，郝秀珍，等.不同的增強試劑對重金屬污染場地土壤的電動修復影響 ［J］. 中國環境科學， 2015，35（5）：1458-1465.

［5］ 方一豐，鄭余陽，唐 娜，等.EDTA強化電動修復土壤鉛污染 ［J］.農業環境科學學報， 2008，27（2）：612-616.

［6］ 陳海峰，周東美，倉 龍.垂直電場對重金屬絡合物在土壤中遷移過程的影響 ［J］. 中國環境科學， 2006，26（S1）：78-82.

［7］ Genc A， Chase G， Foos A. Electrokinetic Removal of Manganese from River Sediment ［J］. Water Air & Soil Pollution， 2009，197（1-4）：131-141.

［8］ 毛玉紅，馮俊杰，常 青，等.殼聚糖助凝對PAC混凝過程的影響［J］. 中國環境科學， 2015，35（4）：1096-1102.

［9］ 張文杰，蔣建國，李德安，等.吸附材料對釩礦污染土壤重金屬的穩定化效果 ［J］. 中國環境科學， 2016，36（5）：1500-1505.

［10］ Sajjad H， Soo-Young P. Preparation of the electrospun chitosan nanofibers and their applications to the adsorption of Cu（II） and Pb（II） ions from an aqueous solution ［J］. Journal of Membrane Science， 2009，328（1/2）：90-96.

［11］ 張慧敏，阮 弦，胡勇有，等.靜電紡殼聚糖/聚乙烯醇納米纖維膜對Cu2+、Ni2+及 Cd2+的吸附特性 ［J］. 環境科學學報， 2015，35（1）：184-193.

［12］ DB11/T811—2011 場地土壤環境風險評價篩選值 ［S］.

［13］ Ding B， Kim H Y， Lee S C， et al.Preparation and characterization of nanoscaled poly （ vinyl alcohol ） fibers via electrospinning ［J］. Fibers and Polymers， 2002，3（2）：73-79.

［14］ 常麗娜，張幼珠，張曉東.靜電紡絲工藝參數對絲素/殼聚糖納米

纖維的形貌及直徑的影響 ［J］. 合成纖維， 2006，35（2）：14-17.［15］ 李曉云.鋰離子電池用PVDF/PMMA電紡膜的制備及電化學性能研究 ［D］. 湘潭：湘潭大學， 2011.

［16］ 張園園.靜電紡絲制備殼聚糖/聚乙烯醇超細纖維及性能研究

［D］. 天津：天津大學， 2005.

［17］ Koosha M， Mirzadeh H. Electrospinning， mechanical properties，and cell behavior study of chitosan/PVA nanofibers ［J］. Journal of Biomedical Materials Research Part A， 2015，103（9）：3081-3093.

［18］ Santos C， Silva C J， Buttel Z， et al. Preparation and characterization of polysaccharides/PVA blend nanofibrous membranes by electrospinning method ［J］. Carbohydrate Polymers， 2014，99：584-92.

［19］ 祝二斌，辛梅華，李明春，等.殼聚糖/聚乙烯醇共混膜的氫鍵和相容性 ［J］. 化工進展， 2012，31（5）：1082-1087.

［20］ 呂衍安，李 楠，索掌懷.殼聚糖熱裂解催化劑的篩選 ［J］. 煙臺大學學報：自然科學與工程版， 2014（1）：35-38.

［21］ Acar Y B， Alshawabkeh A N. Principles of electrokinetic remediation ［J］. Environmental Science & Technology， 1992，27（13）.

［22］ Suzuki T， Niinae M， Koga T， et al. EDDS-enhanced electrokinetic remediation of heavy metal-contaminated clay soils under neutral pH conditions ［J］. Colloids & Surfaces A Physicochemical & Engineering Aspects， 2014，440（2）：145-150.

［23］ 張 興，朱 琨，李 麗.污染土壤電動法修復技術研究進展及其前景 ［J］. 環境科學與管理， 2008，33（2）：64-68.

［24］ Pascal S， Bert A. Mercury transport and speciation during electrokinetic soil remediation ［J］. Water， Air， and Soil Pollution，2003：99-109.

［25］ 路 平，馮啟言，李向東，等.交換電極法強化電動修復鉻污染土壤 ［J］. 環境工程學報， 2009（2）：354-358.

［26］ Jurate V， Mika S， Petri L. Electrokinetic soil remediation critical overview ［J］. The Science of the Total Evironment， 2002，289（25）：97-121.

［27］ 胡宏韜.銅污染土壤電動修復研究 ［J］. 環境工程學報， 2009，3（11）：2091-2094.

［28］ 賀小進，譚天偉，戚以政，等.球形殼聚糖樹脂制備方法及吸附性能研究 ［J］. 離子交換與吸附， 2000，16（1）：47-53.

［29］ 陳 鋒，王業耀，孟凡生，等.鉻（Ⅵ）污染高嶺土電動修復影響因素研究 ［J］. 環境保護科學， 2007，33（4）：110-113.

Fabrication of CNFM and its application in soil remediation of heavy metals coupled with electrokinetic technology.

SHAN Wen-pan1， HUANG Man-hong1，2*， LI Xiao-chun1， ZHANG Cui-cui1， BI Lei1， MENG Li-jun1（1.College of Environmental Science and Engineering， Dong hua University， Shanghai 201620， China；2.State Environmental Protection Engineering Center for Pollution Treatment and Control in Textile Industry， Dong hua University， Shanghai 201620，China）. China Environmental Science， 2016，36（9）：2722～2729

Chitosan nano-fiber membrane was fabricated by electrospinning under optimized parameters and the prepared nano-fiber membrane coupled with electrokinetics （EK） were used to remediate soils contaminated by heavy metals （Cu and Cr）. Results showed that the optimum parameters for fabricating membrane were as follows： weight ratio of chitosan/polyvinyl alcohol was 20/80， acetic acid concentration was 20% and the mixed solution concentration was 8%. The average diameter of the prepared nano fiber membrane was 37.11nm and the adsorption equilibrium of CS /PVA for metal ions was 4h.Soil remediation for heavy metals efficiency of single electrokinetic process was low， reached only 34.9% and 11.7%. The efficiency was greatly improved by the coupling process of EK and nano-fiber membrane and metal removal efficiency by the coupling process attained 82% and 91%， respectively.

electrospinning；chitosan；polyvinyl alcohol；electrokinetic remediation

X53

A

1000-6923（2016）09-2722-08

2016-01-29

國家自然科學基金資助項目（21477018，21007010）；交通運輸部科技項目（2010353343290）；中央高校基本科研業務費專項資金重點項目（15D111323）

* 責任作者， 教授， egghmh@163.com

單文盼（1990-），男，河南周口人，上海市東華大學環境工程專業碩士研究生，主要從事土壤修復方向研究.