随着全球工业化的迅速发展，水污染已成为最严重的环境危机之一，对生态稳定性和公共健康构成严重威胁。在各种水污染物中，含染料的废水和重金属离子因其固有的毒性、难以降解性和强生物累积性而被认为是主要危害[1]、[2]、[3]。刚果红（CR）是一种典型的偶氮染料，广泛用于纺织制造和染色过程。未经处理的含CR废水排放不仅会降低水的透明度（从而影响水生生物的光合作用），还会通过食物链进行生物累积。最终，人类摄入CR可能引发一系列不良健康效应，包括过敏反应和致癌[4]、[5]。六价铬（Cr(VI)）和二价铜（Cu(II)）是普遍存在的重金属污染物，主要来源于电镀、冶金和化学合成等工业活动[6]、[7]。值得注意的是，Cr(VI)具有强氧化性，已被确认为人类致癌物；通过吸入或皮肤接触接触Cr(VI)会对肝脏和肾脏等重要器官造成严重损害[8]、[9]。虽然Cu(II)是人体生理必需的微量元素，但过量摄入会导致神经功能障碍和代谢紊乱[10]、[11]。此外，重金属离子在环境中几乎不可降解，其浓度会通过食物链的生物累积而显著增加，对生态系统造成长期且不可逆的损害。
目前用于从水系统中去除染料和重金属离子的技术包括化学沉淀[12]、[13]、离子交换[14]、[15]、膜分离[16]、[17]和吸附[18]、[19]。其中，吸附技术因操作简单、成本效益高和处理效率高而受到广泛关注并在水处理中得到实际应用。然而，传统的吸附剂如活性炭和沸石存在固有的局限性，包括吸附容量不足、对目标污染物的选择性差以及再生性能不佳[20]、[21]、[22]、[23]。这些缺点限制了它们在处理含有多种污染物的复杂水体系中的应用。因此，设计和开发具有增强吸附容量、优异选择性和良好再生能力的新型吸附剂已成为水污染控制领域的研究重点。
电纺是一种多功能且高效的技术，可用于大规模制备纳米纤维材料，能够制备出比表面积大、孔隙率高和表面活性位点丰富的纳米纤维膜[24]、[25]、[26]。这些独特的结构特性为目标污染物提供了充足的接触面积和吸附位点，使膜在水净化方面具有很大的应用潜力。聚丙烯腈（PAN）是一种常用的电纺原料，因其化学稳定性好、机械性能优异和成熟的纺丝工艺而受到青睐。李等人通过电纺制备了ZIF-8/PAN纳米纤维膜，显示出对CR、Pb(II)和Cu(II)的强吸附能力[27]。同样，毛等人通过电纺与界面聚合相结合，制备了酰胺修饰的聚丙烯腈/聚苯胺纳米纤维膜，该膜对Cr(VI)的吸附容量达到299.56 mg/g[28]。然而，PAN分子链缺乏极性官能团，导致其对极性污染物的吸附亲和力较弱，从而限制了其在吸附领域的实际应用。
聚乙烯亚胺（PEI）是一种富含极性氨基团（-NH2、-NH-）的水溶性聚合物[29]、[30]，可以通过静电相互作用和氢键与染料分子和重金属离子强烈结合，从而显著提高基材的吸附性能[31]、[32]。例如，郭等人通过电纺制备了PAN/PEI纳米纤维膜，对Cr(VI)、Pb(II)和Cu(II)具有强吸附能力[33]，而王等人合成了PVA/PEI/rGO复合纳米纤维膜，对CR的吸附容量达到362.63 mg/g[34]。然而，基于PEI的电纺纳米纤维膜在吸附重金属和有机染料方面仍需进一步优化。ε-聚赖氨酸（ε-PL）是一种从微生物发酵中提取的天然阳离子多肽，含有丰富的氨基和酰胺（-CONH）基团，具有优异的生物相容性、抗菌活性和环境友好性[35]、[36]、[37]、[38]。将ε-PL引入复合纳米纤维膜中具有两个关键优势：（1）其极性基团提供了额外的吸附位点，并通过螯合作用和静电吸引提高吸附容量/选择性；（2）其生物相容性和可生物降解性降低了二次污染风险，符合环境工程中的绿色和环保原则。
本文通过电纺将PAN、PEI和ε-PL结合，制备了PAN@PEI@ε-PL复合纳米纤维，旨在协同利用这三种组分的固有优势。具体来说，PAN作为具有优异机械性能的坚固基底提供结构支持；PEI和ε-PL提供了丰富的极性官能团，从而增强了对CR、Cu(II)和Cr(VI)的吸附能力；同时，纳米纤维膜的高比表面积和多孔结构促进了高效的质量传递。本研究系统地研究了关键操作参数（初始污染物浓度、溶液pH值、吸附剂用量和温度）对吸附性能的影响。此外，还对PAN@PEI@ε-PL纳米纤维进行了全面表征，以阐明吸附动力学行为并揭示了吸附机制。这项工作不仅为高效吸附材料的设计和制备提供了新的见解，还为从水系统中协同去除染料和重金属离子提供了有前景的策略。因此，它在理论意义和应用潜力方面都具有重大意义，有助于推进水污染控制技术的发展。
