海藻酸钠对亚甲基蓝的吸附性能研究
稻壳生物炭-纤维素-海藻酸钠微球的油相制备及其吸附亚甲基蓝工艺研究 英文
稻壳生物炭-纤维素-海藻酸钠微球的油相制备及其吸附亚甲基蓝工艺研究英文The Preparation of Oil-based Microcapsules of Rice Husk Biochar-Cellulose-Sodium Alginate and Their Adsorption Process for Methylene BlueThe need for efficient and environmentally friendly methods for the removal of pollutants from wastewater has become increasingly important in recent years. One such pollutant, methylene blue, is a synthetic dye commonly used in various industries, including textile, paper, and plastics. The improper disposal of methylene blue-containing effluents can lead to significant environmental and health concerns. To address this issue, researchers have explored the use of natural and sustainable materials as adsorbents for the removal of methylene blue from wastewater.In this study, we present the preparation and characterization of oil-based microcapsules composed of rice husk biochar, cellulose, and sodium alginate, and their application for the adsorption of methylene blue. Rice husk, a byproduct of rice production, is a renewable and abundant resource that can be converted into biocharthrough pyrolysis. Biochar has been extensively studied for its adsorption capabilities due to its high surface area, porous structure, and the presence of various functional groups. Cellulose, a naturally occurring polymer derived from plant materials, can be used to enhance the mechanical properties and stability of the microcapsules. Sodium alginate, a polysaccharide extracted from brown seaweed, is widely used in the encapsulation of various materials due to its biocompatibility, biodegradability, and ability to form stable hydrogels.The preparation of the oil-based microcapsules involved a two-step process. First, the rice husk biochar, cellulose, and sodium alginate were mixed and homogenized to form a stable suspension. This suspension was then added dropwise to an oil phase, such as vegetable oil or mineral oil, under constant stirring. The interfacial reaction between the aqueous and oil phases resulted in the formation of stable oil-based microcapsules. The size, morphology, and composition of the microcapsules were characterized using various analytical techniques, such as scanning electron microscopy (SEM), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and X-ray diffraction (XRD).The adsorption performance of the oil-based microcapsules for the removal of methylene blue from aqueous solutions was evaluated through a series of batch experiments. The effects of variousparameters, including contact time, initial dye concentration, adsorbent dosage, and pH, were investigated to optimize the adsorption process. The adsorption kinetics and isotherms were analyzed using well-established models to gain insights into the underlying adsorption mechanisms.The results of the study demonstrated the high adsorption capacity of the oil-based microcapsules for methylene blue. The biochar component provided a large surface area and porous structure, enabling efficient dye adsorption. The cellulose and sodium alginate components contributed to the stability and mechanical properties of the microcapsules, ensuring their integrity during the adsorption process. The oil-based nature of the microcapsules allowed for easy separation and recovery from the aqueous phase, making the adsorption process more efficient and environmentally friendly.Furthermore, the regeneration and reuse of the oil-based microcapsules were investigated. The adsorbent was subjected to multiple adsorption-desorption cycles, and the results showed that the microcapsules maintained their adsorption performance with minimal loss of capacity. This finding highlights the potential for the development of a sustainable and cost-effective solution for the removal of methylene blue and other organic pollutants from wastewater.In conclusion, the oil-based microcapsules composed of rice husk biochar, cellulose, and sodium alginate have demonstrated promising results for the adsorption of methylene blue from aqueous solutions. The unique composition and structure of the microcapsules, combined with their ease of separation and reusability, make them a viable and environmentally friendly option for wastewater treatment applications. The findings of this study contribute to the ongoing efforts in developing innovative and sustainable solutions for the removal of pollutants from the environment.。
吸附亚甲基蓝性能
“吸附亚甲基蓝性能”资料合集目录一、不同原料生物质炭的制备及其吸附亚甲基蓝性能的研究二、改进的Hummers法制备工艺对氧化石墨烯吸附亚甲基蓝性能的研究三、不同原料生物质炭的制备及其吸附亚甲基蓝性能的研究四、MIL101的表面改性及其吸附亚甲基蓝性能研究五、基于四配位硅基配体的MOFs合成、结构及其选择性吸附亚甲基蓝性能的研究六、改性柚子皮生物炭吸附亚甲基蓝性能研究不同原料生物质炭的制备及其吸附亚甲基蓝性能的研究随着工业化的快速发展，水体中有机污染物的含量逐年增加，对环境和人类健康造成了严重威胁。
亚甲基蓝是一种常见的染料，广泛应用于纺织、印染和造纸等行业。
然而，亚甲基蓝的排放会对水体造成严重污染，因此开发有效的处理方法去除水中的亚甲基蓝显得尤为重要。
生物质炭作为一种环境友好的吸附剂，具有良好的吸附性能和易于制备的优点，因此在处理水体中的污染物方面具有巨大的潜力。
生物质炭的制备原料多种多样，包括农业废弃物、木材废弃物、动物粪便等。
这些原料经过热解或气化处理，可转化为生物质炭。
不同原料制备的生物质炭具有不同的物理化学性质，如比表面积、孔结构、表面官能团等，这些性质直接影响生物质炭的吸附性能。
实验结果表明，不同原料制备的生物质炭对亚甲基蓝的吸附性能存在显著差异。
这主要归因于生物质炭的比表面积、孔结构和表面官能团的不同。
在最佳条件下，某些生物质炭对亚甲基蓝的吸附量可达到较高水平，如稻草炭和木屑炭。
生物质炭对亚甲基蓝的吸附动力学实验表明，其吸附过程符合准二级动力学模型。
生物质炭对亚甲基蓝的吸附机制主要包括物理吸附和化学吸附。
物理吸附主要依赖于生物质炭的比表面积和孔结构，而化学吸附则与生物质炭表面的官能团有关。
在某些条件下，生物质炭表面的官能团可以与亚甲基蓝分子发生化学反应，从而提高吸附效率。
本文研究了不同原料生物质炭的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能。
结果表明，不同原料制备的生物质炭具有不同的物理化学性质，对亚甲基蓝的吸附性能也有所不同。
海藻酸钠基复合吸附材料的制备及对亚甲基蓝的吸附研究
海藻酸钠基复合吸附材料的制备及对亚甲基蓝的吸附研究海藻酸钠基复合吸附材料的制备及对亚甲基蓝的吸附研究摘要：本实验以海藻酸钠为主要材料，利用聚合物复合技术制备了一种新型的复合吸附材料。
通过扫描电子显微镜（SEM），X射线衍射（XRD）以及傅里叶变换红外光谱（FT-IR）等仪器测试，考察了制备的复合吸附材料的形貌、晶体结构以及化学结构。
并且，通过批次实验研究了该复合吸附材料对亚甲基蓝的吸附性能。
引言：海洋是地球上最大的自然资源之一，其中的海藻具有丰富的生物活性成分。
海藻酸钠是一种重要的天然多糖，具有多功能和多样性应用特性。
然而，海藻酸钠本身的涂覆性和稳定性较差，限制了其在吸附材料领域的应用。
因此，本实验通过将海藻酸钠与其他材料复合，制备了一种新型的复合吸附材料，旨在提高海藻酸钠的应用性能。
实验方法：本实验中，采用溶胶-凝胶法制备了海藻酸钠基复合吸附材料。
首先，将适量的海藻酸钠溶解于水中，并调节溶液的pH值。
然后，将适量的硅溶胶混入溶液中，并搅拌一段时间。
接着，将混合溶液煮沸并搅拌，最后将其放置静置，使其凝胶化。
制备好的凝胶样品经过烘干后，得到海藻酸钠基复合吸附材料。
结果与讨论：通过SEM观察，可得到海藻酸钠基复合吸附材料的形貌。
结果表明，制备的复合吸附材料呈现出均匀、多孔的结构，这将有利于吸附物质的传输和扩散。
XRD分析结果显示，制备的复合吸附材料晶体结构较好，其晶格参数与硅溶胶相似。
通过FT-IR测试，可以确定复合吸附材料中海藻酸钠与硅溶胶之间的化学结合。
通过批次实验研究了该复合吸附材料对亚甲基蓝的吸附性能。
结果表明，在不同初始浓度和吸附时间条件下，复合吸附材料对亚甲基蓝的吸附量随着初始浓度的增加而增加，随着吸附时间的延长而增加，且吸附过程符合准二级动力学模型和朗尼奇等温吸附模型。
这证明制备的复合吸附材料具有良好的亚甲基蓝吸附性能。
结论：通过本实验，成功地制备了海藻酸钠基复合吸附材料，并考察了其形貌、晶体结构和化学结构。
海藻酸钠类复合吸附材料的研究进展
海藻酸钠类复合吸附材料的研究进展作者：高婷婷蔡旺刘堂鲁敏来源：《读写算》2014年第13期【摘要】海藻酸钠（SA）是一种天然可降解的生物材料，因其具有良好的生物相容性、成膜性、吸湿性而引起广大科研工作者的关注。
将海藻酸钠进行改性，有助于提高海藻酸钠材料的吸附性能、扩展其在水处理领域的应用。
本文综述了近年来国内对海藻酸钠改性并用于含重金属离子和有机染料废水处理的研究现状。
【关键词】海藻酸钠复合吸附由于人类社会的发展，使得越来越多的污染物排放到环境中，造成严重的污染问题。
海藻酸钠是褐藻类的高分子，是一种无毒、亲水性的天然多糖类化合物。
它是由α-L-甘露糖醛酸（α-L-guluronic acid）和β-D-古罗糖醛酸（β-D- mannuronic acid）组成的，作为羧酸基团的高分子材料。
海藻酸钠具有良好的溶解特性、粘性、生物相容性、成膜性等特点，近些年来在国内外引起了人们的关注。
但是，海藻酸钠对含重金属离子、有机染料等污染物的废水处理效果仍达不到人们的预期成果，需要对其进行改性研究。
一、用于去除重金属离子的改性研究何立芳等[1]以天然高分子海藻酸钠为原料，与聚乙烯醇进行溶液共混，研制海藻酸钠与聚乙烯醇共混膜。
探讨了共混膜对微量As（Ⅴ）、C（rⅥ）、Cu2+的吸附性能。
结果表明，共混膜具有韧性、有较高的抗水性和较好的综合力学性能等特点，并且对离子的去除率较高，提高了其应用价值。
任德财[2]等通过溶液共混法制备了聚乙烯醇/海藻酸钠/多壁碳纳米管复合膜，对其进行了透光率、力学性能和DSC表征，并研究了对Cr2O72-的吸附性能。
结果表明：PVA与SA等质量混合时相容性好；MWNTs的添加有助于提高复合膜力学性能、热性能；在pH值为2、温度为30℃、MWNTs为80mg时，吸附6h后，复合膜对Cr2O72-的去除率达到96.84%。
陈维璞等[3]研究了海藻酸钠在氯化钙、氯化铁溶液中的成球特性，以及对SA-Ca、SA-Fe、SA-Ca-Fe凝胶球吸附Cr2O72-特性进行了研究。
海藻酸钠_多壁碳纳米管复合水凝胶球的制备及对次甲基蓝的吸附研究_张驰
海藻酸钠／多壁碳纳米管复合水凝胶球的制备及对次甲基蓝的吸附研究＊张 驰１，２，蔡芳昌１，２，马 宁１，２，刘 甜１，２，喻 鹏１，２，张玉婷１，２，彭成周１，２，龚春丽３，周 威１，２，文 胜３，蒋 涛１，２（１ 湖北大学功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室，武汉４３００６２；２ 湖北大学材料科学与工程学院，武汉４３００６２；３ 孝感学院化学与材料科学学院，孝感４３２０００）摘要 以海藻酸钠（ＳＡ）、多壁碳纳米管（ＭＷＮＴｓ）为主要原料，通过溶胶－凝胶法制备复合水凝胶球，研究了微球对次甲基蓝（ＭＢ）溶液的吸附脱色效果。
结果表明：当海藻酸钠溶液的加入量为２％、多壁碳纳米管的含量为０．１５％时，１２０ｈ后微球对次甲基蓝的吸附率可达８３．４６％。
关键词 海藻酸钠 多壁碳纳米管 次甲基蓝 吸附中图分类号：Ｘ５２２ 文献标识码：ＡＭＷＮＴｓ ｉｎ Ｓｏｄｉｕｍ Ａｌｇｉｎａｔｅ Ｇｅｌ Ｂｅａｄｓ：Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｔｏｗａｒｄｓ Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ＢｌｕｅＺＨＡＮＧ Ｃｈｉ １，２，ＣＡＩ Ｆａｎｇｃｈａｎｇ１，２，ＭＡ Ｎｉｎｇ１，２，ＬＩＵ Ｔｉａｎ１，２，ＹＵ Ｐｅｎｇ１，２，ＺＨＡＮＧ Ｙｕｔｉｎｇ１，２，ＰＥＮＧ Ｃｈｅｎｇｚｈｏｕ１，２，ＧＯＮＧ Ｃｈｕｎｌｉ ３，ＺＨＯＵ Ｗｅｉ １，２，ＷＥＮ Ｓｈｅｎｇ３，ＪＩＡＮＧ Ｔａｏ１，２（１ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｇｒｅｅｎ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｈｕｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００６２；２ Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００６２；３ Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｘｉａｏｇａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｏｇａｎ ４３２０００）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｕｓｉｎｇ ｓｏｄｉｕｍ ａｌｇｉｎａｔｅ（ＳＡ）ａｎｄ ｍｕｌｔｉ－ｗａｌｌｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ（ＭＷＮＴｓ）ａｓ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ＳＡ／ＭＷＮＴｓ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｇｅｌ ｂｅａｄｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｓｏｌ－ｇｅｌ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｌ ｂｅａｄｓ ｔｏｗａｒｄｓ ｍｅｔｈｙｌｅｎｅｂｌｕｅ（ＭＢ）ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｔｏｗａｒｄｓ ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ ｃａｎ ｒｅａｃｈ８３．４６％ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｍａｓｓ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ＳＡ ｉｓ ２％ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ＭＷＮＴｓ ｉｎ ｔｈｅ ｇｅｌ ｂｅａｄｓ ｉｓ ０．１５％ａｆｔｅｒ １２０ｈ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｓｏｄｉｕｍ ａｌｇｉｎａｔｅ，ｍｕｌｔｉ－ｗａｌｌｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ，ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ＊功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室开放基金（４３０－０４６０２８；４３０－０４６０６５）；湖北大学校自然科学基金（４３０－２０９１４００）；科技部科技型中小企业技术创新基金（１１Ｃ２６２１４２０２６９６） 张驰：男，１９８７年生，硕士生，主要从事高分子微球的研究与开发 Ｅ－ｍａｉｌ：ｒａｕｌ１９８７１１６＠１６３．ｃｏｍ 蔡芳昌：通讯作者，男，１９７９年生，副教授，主要从事纳米材料、高分子阻气与导电的研究与开发 Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｆｃ０３２３＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ 随着经济社会的发展和人们环保意识的增强，环境污染问题越来越成为全球关注的焦点。
《2024年基于天然海藻酸钠和纳米黏土制备新型复合超吸附微球及其性能研究》范文
《基于天然海藻酸钠和纳米黏土制备新型复合超吸附微球及其性能研究》篇一一、引言随着环境问题的日益严重和资源的日益紧张，寻找可持续、环保的吸附材料成为了科研领域的重要课题。
海藻酸钠和纳米黏土因其良好的生物相容性、环保性和高吸附性等特点，在材料科学领域备受关注。
本研究以天然海藻酸钠和纳米黏土为原料，制备出一种新型的复合超吸附微球，并对其性能进行了深入研究。
二、材料与方法1. 材料（1）海藻酸钠：天然来源的生物聚合物，具有良好的生物相容性和高吸附性。
（2）纳米黏土：一种具有层状结构的天然矿物质，具有良好的分散性和高比表面积。
（3）其他辅助材料及试剂。
2. 方法（1）制备过程：将海藻酸钠与纳米黏土及其他辅助材料混合，通过乳化法或喷雾干燥法制备出复合超吸附微球。
（2）性能测试：通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段观察微球的形态结构；通过吸附实验测试微球的吸附性能；通过耐盐性、耐酸碱性等实验测试微球的稳定性。
三、结果与讨论1. 形态结构通过SEM和TEM观察，发现制备出的复合超吸附微球呈球形或类球形，表面光滑，大小均匀。
海藻酸钠和纳米黏土在微球中分布均匀，形成了良好的复合结构。
2. 吸附性能本实验测试了微球对不同类型污染物的吸附性能。
结果显示，该复合超吸附微球对水中的重金属离子、有机染料等污染物具有优异的吸附性能。
这主要得益于海藻酸钠的高分子结构和纳米黏土的高比表面积。
此外，该微球还具有较高的吸附速率和较长的使用寿命。
3. 稳定性耐盐性实验表明，该复合超吸附微球在盐溶液中具有良好的稳定性，能够在一定程度上抵抗盐离子的干扰。
耐酸碱性实验表明，该微球在较宽的pH范围内均能保持良好的吸附性能。
这得益于海藻酸钠和纳米黏土的化学稳定性。
四、结论本研究成功制备出一种基于天然海藻酸钠和纳米黏土的复合超吸附微球，具有优异的吸附性能和良好的稳定性。
该微球在处理水污染、土壤修复等领域具有广阔的应用前景。
同时，该研究为开发环保、可持续的吸附材料提供了新的思路和方法。
海藻酸钠多种金属离子的吸收
海藻酸钠对水体中重金属离子的吸附作用海藻酸钠（Sodium Alginate，NaAlg，简称AGS）是从褐藻类的海带或马尾藻中提取的一种多糖碳水化合物，是由1,4-聚-β-D甘露糖醛酸和α-L-古罗糖醛酸组成的一中线性聚合物，也是海藻酸衍生物种的一种，所以说有时也称褐藻酸钠和海藻胶，分子式为（C6H7O6Na）n，相对分子量32000~200000之间，海藻酸钠的结构式如下图:有关研究表明海藻酸钠低热，无毒，无过敏反应，不参与体内代谢。
1983年FDA批准可以作为食品的成分，认为他是公认的安全。
我国主要应用于印染、纺织、而在食品医药方面，水体净化方面的报道较少，当前国家资深专家都充分肯定了海藻酸钠的价值，随着边缘科技的发展，海藻酸钠的用途必将日益扩大。
21时间是一个绿色的时代，但是重金属离子的污染是环境污染的一大问题，而海藻酸钠是一种水溶性天然的高分子多糖，易于多种金属离子结合形成凝胶而沉淀，因而在水中对金属离子，尤其是二价的重金属离子有很强的吸附作用，利用其这一特性，可将海藻酸钠用于水中的重金属离子的吸附剂，起到水体净化的作用。
一、实验目的：实验采用海藻酸钠溶液，加入Pb2+，Ca2+，Zn2+的水溶液，凝胶沉淀后，过滤去除凝胶沉淀，采用EDTA络合法测定滤液中各种金属离子的含量，比较其对不同金属离子的吸收能力的强弱。
改变海藻酸钠的浓度和凝胶时间，比较不浓度和时间对金属离子的吸附影响。
二、实验仪器及药品1、实验仪器：电子天平、搅拌器、酸式滴定管，真空泵，滤纸，烧杯(50ml 200ml 250ml 500ml 若干)、锥形瓶，容量瓶（25ml 20C 200ml 20C、250ml 20C）玻璃棒，胶头滴管，PH计。
2、实验药品：海藻酸钠、Pb（NO3）2、ZnSO4、CaCl2、二甲酚橙，六四甲基四胺、EDTA、钙指示剂。
三、实验过程1、溶液的配置（1）海藻酸钠溶液的配置（a）0.5%的海藻酸钠溶液配置：用电子天平称取0.5007g 海藻酸钠的固体粉末，加入100ml蒸馏水中，常温使用搅拌器搅拌1~2h，溶解后，加入100ml的蒸馏水，，继续搅拌，呈均匀粘稠溶液，用标签纸标注，保存备用。
GA-g-PAMPSAAST凝胶的制备及对亚甲基蓝吸附性能
中国环境科学 2020,40(10)：4362~4369 China Environmental Science GA-g-PAMPS/AA/ST凝胶的制备及对亚甲基蓝吸附性能徐继红*,段贤扬,何梦奇,甘颖,王雪妮(安徽理工大学化学工程学院,安徽淮南 232001)摘要：采用微波辐射技术,通过接枝共聚反应制备了阿拉伯胶(GA)-g-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)/丙烯酸(AA)/海泡石黏土(ST)(GA-g-PAMPS/AA/ST)复合水凝胶,利用FTIR、XRD、SEM对复合水凝胶进行了表征,研究了水凝胶对水溶液中亚甲基蓝(MB)染料的吸附性能.结果显示:GA、ST和AA与AMPS发生了接枝共聚反应,形成具有均匀三维网络结构的复合水凝胶. 0.025g水凝胶可以使体积为50mL、pH值为6.4、浓度为600mg/L的MB溶液的吸附量和吸附率分别达1146mg/g和95.5%,水凝胶具有较好的重复利用性能.Freundlich等温模型和准二级动力学模型能更好地描述吸附过程.热力学研究表明水凝胶对亚甲基蓝吸附是自发、吸热和不可逆的过程.该水凝胶可用作阳离子染料和阳离子型污染物的潜在候选生物质吸附剂.关键词：阿拉伯胶；动力学；热力学；亚甲基蓝；水凝胶；天然多糖聚合物中图分类号：X703.5 文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2020)10-4362-08Preparation of GA-g-PAMPS/AA/ST hydrogel and adsorption properties for methylene blue. XU Ji-hong*, DUAN Xian-yang, HE Meng-qi, GAN Ying, WANG Xue-ni (School of Chemical Engineering, Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001, China). China Environmental Science, 2020,40(10)：4362~4369Abstract：GA-g-PAMPS/AA/ST composite hydrogel was prepared by graft copolymerization of gum arabic (GA), 2-acrylamido- 2-methylpropanesulfonicacid (AMPS), acryllic acid (AA), sepiolite clay (ST) by microwave irradiation. The composite hydrogel was characterized by numerous techniques including FTIR, XRD and SEM. The adsorption propertie of the hydrogel on methylene blue (MB) in aqueous solution was studied. The hydrogel with uniform three-dimensional network was synthesized. Under the conditions of dosage of 0.025g, the volume of 50mL, pH of 6.4 and the initial concentration of 600mg/L, the adsorption capacity and removal was found to be 1146mg/g and 95.5%, respectively. Hydrogel had good repetition use performance. Meanwhile, the adsorption process described by Freundlich isothermal model and quasi-second-order kinetic equation better. Furthermore, thermodynamic studies showed that hydrogel's adsorption of methylene blue was a spontaneous, endothermic and irreversible process. Therefore, it could be used as a potential candidate biomass adsorbent for cationic dyes and pollutants.Key words：gum arabic；kinetics；thermdynamic；methylene blue；hydrogel；natural polysaccharide polymer树胶是一种来自植物和微生物的多糖和多糖衍生物物质,具有可生物降解、生物相容性好、无毒、成本低等优点,现在已经被广泛地应用到医药保健、食品工业、化妆品等领域[1-2].然而,各种树胶都存在机械性能差的特性,通过化学改性合成的胶基水凝胶不仅能增强其机械强度,而且还能与合成单体产生协同作用来提高水凝胶的性能[3-5].目前,树胶基复合水凝胶正在快速地开发和应用[6-8].随着染料工业发展和染料在生产中的大量使用,每年排放的染料废水产生了很多环境污染问题,也给人们的身体健康带来很多不良影响,因此染料废水的处理变得至关重要.亚甲基蓝(MB)是一种重要有机化学合成阳离子染料,工业应用非常广泛,常用于麻、蚕丝织物、纸张的染色.亚甲基蓝在水溶液中极易形成一价有机季铵盐阳离子基团、色度深、浓度高、亚甲基蓝废水已成为一种重要的污染源,是印染废水处理的难点,研究经济高效的亚甲基蓝染料废水处理方法具有重要意义[9-10].树胶基水凝胶由于具有适当的吸水性及易回收利用等特点,在废水处理中也开始得到大量应用[11-13].阿拉伯树胶(GA)是一种应用广泛的天然多糖,主要来源于豆科金合欢树的树干渗出物,它是由1,3-连接β-D-半乳糖基单元组成的高支化大分子,相对分子质量约为50~100万[14].阿拉伯树胶作为一种安全无害的增稠剂,主要应用于食品、医药、化妆品等行业.Singh等[15]制备阿拉伯树胶-明胶-二氧化硅纳米杂化物作为淀粉酶固定化载体.陈妮娜等[16]制备壳聚糖-阿拉伯收稿日期：2020-01-13基金项目：安徽高校自然科学研究项目(KJ2016A197)* 责任作者, 副教授,**************.cn10期徐继红等：GA-g-PAMPS/AA/ST凝胶的制备及对亚甲基蓝吸附性能 4363树胶改性聚合物电解质膜,极大改善膜的机械性能.然而利用阿拉伯树胶制备复合水凝胶,把阿拉伯胶基水凝胶作为吸附剂用于废水和重金属处理却鲜有报道.基于以上分析,通过微波辐射共聚方法制备阿拉伯胶基复合水凝胶(GA-g-PAMPS/AA/ST).考察复合水凝胶对亚甲基蓝(MB)染料的吸附行为,对水凝胶的吸附动力学和热力学行为进行研究,以期为阿拉伯胶基水凝胶在染料废水处理等领域提供参考.1材料与方法1.1试剂及仪器1.1.1试剂阿拉伯树胶(GA),工业品,山东优索化工科技有限公司;2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS),工业品,山东潍坊金石环保科技有限公司;丙烯酸(AA),氢氧化钠,盐酸,过硫酸钾,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA),AR,天津市博迪化工有限公司;亚甲基蓝(MB),AR,河南三顺教学仪器有限公司;海泡石(ST),工业品,石家庄参川矿产品有限公司.1.1.2仪器使用微波反应器(WBFY-201)制备水凝胶;使用冷冻干燥机(Scientz-10N型)对样品进行干燥;采用傅立叶变换红外光谱仪(FTI R, Nicol-380 型)对样品结构进行表征;使用扫描电子显微镜(SEM,S-3000N型)观察样品的微观形貌;使用多晶X射线衍射仪(XRD,DX-2008型)测试样品的晶体形貌;采用紫外可见分光光度计(UV-2550型)测试水凝胶的吸附性能.1.2GA-g-PAMPS/AA/ST复合水凝胶的制备准确称取4.0g AMPS和4.2mL AA的混合物,倒入装有8mL去离子水的烧杯中,充分磁力搅拌至完全溶解,再加入0.41g GA和0.41g的ST继续搅拌至均匀混合.用移液管移取6.4mL浓度为10mol /L 的NaOH溶液边搅拌边添入到上面烧杯里.在第2个装有2mL去离子水的烧杯中依次加入0.08g KPS 和0.03g NMBA,磁力搅拌溶解匀速后把上述溶液倒入第1个烧杯,然后将烧杯快速转移到微波反应器里,设定微波功率195W和反应时间180s,开启微波反应器进行反应.反应完成得到淡黄色透明胶体,将胶体在80℃干燥箱中烘干至恒重,粉碎得树脂粗产品,粗产品在去离子水中洗涤3次,过滤、烘干,粉碎后备用. 1.3吸附实验的测定配制不同浓度的MB溶液,通过pH=2的HCl溶液和pH=13的NaOH溶液混合调节溶液pH值为6.4,在装有50mL MB溶液的烧杯中投加一定量水凝胶,在室温下进行静态吸附,待吸附平衡后,取上清液1mL经适当稀释后测定吸光度,利用标准曲线法及式(1)、(2)计算吸附量(Q e,mg/g)和吸附率(E,%).0ee()C C VQm−= (1)式中:Q e为MB的平衡吸附量,mg/g;C0和C e分别为吸附前后MB溶液的浓度,mg/L;V为MB溶液的体积,L;m为树脂的质量,g;E为染料吸附率,%.把吸附平衡后的水凝胶放入0.05mol /L的盐酸解吸液里再生,解吸平衡后洗涤至中性,取出水凝胶干燥至恒重.用干凝胶再次吸附 MB溶液,重复吸附解吸5次,测定水凝胶的反复吸附性能.2结果与讨论2.1水凝胶样品表征2.1.1 FT I R分析从图1可以看出,GA中1630cm-1是C=O伸缩振动,1416, 1070cm-1是C—O弯曲振动,这些是GA的主要特征峰[17].ST中3673cm-1是Si—OH伸缩振动,1633, 1429cm-1是层间水的弯曲振动,986cm-1为Si—OH伸缩振动,1020cm-1是Si—O—Si伸缩振动.GA-g-PAMPS/AA/ST水凝胶图谱中,1653, 1460, 1410cm-1是C=O反对称和对称伸缩振动,1549cm-1是N—H弯曲振动,1198, 1042cm-1是S=O反对称和对称伸缩振动.在水凝胶谱图中,GA的C=O特征峰与AMPS的C=O特征峰重叠并移动到1653cm-1,说明GA和AMPS、AA之间发生了聚合反应.在水凝胶谱图中,ST的3673, 1633, 948cm-1的特征峰消失,这说明ST参与了接枝共聚反应[18].红外光谱分析显示各组分之间发生了接枝共聚反应.水凝胶对MB的吸附机理可以通过水凝胶吸附前后的红外光谱来研究.从图1可以看出,吸附后水凝胶的特征峰发生了轻微的变化.归属羟基的峰由3454cm-1右移至3471cm-1;归属于羧基中的羰基峰1653,1403cm-1分别移至1668,1412cm-1;磺酸基峰由4364中 国 环 境 科 学 40卷1042cm -1移至1036cm -1.表明水凝胶高分子链上的羟基、羧基和磺酸基团在吸附过程中起了关键作用,这些离子基团与阳离子MB 发生了静电作用.在GA -g -PAMPS/AA/ST -MB 中还可以看出,在1329cm -1出现了一个微弱的吸收峰,这是MB 上的C -N 伸缩振动,C —N 与—OH 能形成氢键[19].FTIR 谱图显示,水凝胶吸附剂与MB 染料分子之间存在静电作用和氢键作用.图1 GA, ST, GA -g -PAMPS/AA/ST 和GA -g -PAMPS/ AA/ST -MB 的红外光谱图 Fig.1 FTIR of GA,ST, GA -g -PAMPS/AA/ST and GA -g -PAMPS/AA/ST -MBa. GA;b. ST;c. GA -g -PAMPS/AA/ST;d. GA -g -PAMPS/AA/ST -MB2.1.2 XRD 分析 从图2中可以看出, 2θ为7.67°、9.86°、10.80°和29.34°是ST 特征峰,在水凝胶衍射峰曲线中ST 的这些特征衍射峰都基本消失,说明ST 参与了共聚反应,有机单体进入到ST 的层间,形成了剥离型三维网络复合高吸水凝胶[20].GA 在19.22°附近有一个较大的衍射峰,表明GA 是具有一定晶状结构的物质.GA 的特征峰在水凝胶的衍射峰曲线中消失,水凝胶变成了平缓而没有明显衍射峰的曲线,聚合物的结晶度大为降低.这是因为接枝聚合反应过程中,接枝反应破坏了GA 的结晶程度.XRD 结果表明ST 、GA 和有机单体通过接枝共聚反应产生了较强的相互作用,从而改变了原有组分的晶状结构.图2 ST, GA -g -PAMPS/AA/ST 和GA 的XRD 图 Fig.2 XRD of ST, GA -g -PAMPS/AA/ST 和GAa. ST;b. GA -g -PAMPS/AA/ST;c. GA图3 GA -g -PAMPS/AA/ST 的SEM 图 Fig.3 SEM of GA -g -PAMPS/AA/ST hydrogela. 冷冻干燥;b. 恒温干燥10期 徐继红等：GA -g -PAMPS/AA/ST 凝胶的制备及对亚甲基蓝吸附性能 43652.1.3 SEM 分析 从图3a 可以看出,水凝胶经冷冻干燥制备的水凝胶具有蜂窝状结构,网孔大小基本相等,孔径约10µm 左右,呈现出典型的三维网状多孔结构,其完整均匀的通道有利于染料分子的进入. SEM 图.从图3b 可以看出,恒温干燥所得水凝胶呈现褶皱式凹凸不平的表面结构,表面存在大小不一的沟壑、裂缝和孔洞.恒温干燥水凝胶由于水分蒸发造成网状结构不同程度的塌陷,而冷冻干燥水凝胶因为水分的直接升华使得它保留着良好的空隙结构.由SEM 图看出本实验成功制备了具有三维网状结构的胶基水凝胶.2.2 水凝胶吸附行为的研究2.2.1 水凝胶用量影响 在体积为50mL 、pH 值为6.4、浓度为600mg/L 的MB 溶液里加入不同用量的水凝胶,在室温下静态吸附平衡后,水凝胶对MB 的吸附结果见图4.由图4可以看出,随着水凝胶用量增加,水凝胶对MB 的吸附量快速下降,吸附率先快速升高后趋于恒定,当水凝胶从0.01g 投加到0.025g时,吸附量从1520mg/g 变化到1146mg/g,吸附率从52.8%增加到95.5%.随着水凝胶用量继续增加吸附率只有小幅度增大.这是因为随着水凝胶用量的增加,吸附位点数量增加,这有利于MB 的吸附,因而MB 的吸附率将提高,在单位质量水凝胶中吸附的MB 分子会降低.本实验从吸附量和吸附率两方面综合考虑,水凝胶的投加量选择0.025g.0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10水凝胶用量(g)Q e(m g /g )5060708090100E (%)图4 水凝胶用量对吸附量和吸附率的影响 Fig.4 Effect of dosage of hydrogel on the adsorptioncapacity and removal2.2.2 溶液pH 值影响 溶液pH 值不仅影响染料分子的结构,还影响吸附剂表面的电荷性质.从图5可以看出,pH 值在2~6时,吸附量快速的增大.当pH值为6~10时,吸附量慢慢趋于平缓,吸附量稳定在915mg/g.在不同pH 值溶液里,水凝胶吸附剂对MB 的吸附机理不同.吸附剂当pH<6时,水凝胶网络结构中—OH 、—COO -及—SO 3-易被质子化,形成的—OH 2+、—COOH 及—SO 3H,这些基团与MB 阳离子电荷之间相互排斥,静电排斥作用增大,吸附过程减弱;同时凝胶中各基团之间容易发生氢键作用,导致网络结构收缩,也会妨碍MB 分子的扩散.随着pH 值的增大,各基团质子化程度减弱,网络结构上负离子基团增多,MB 阳离子电荷与各基团之间静电引力增强,吸附逐渐增强,当pH>6,水凝胶几乎完全去质子化,MB 分子通过静电引力、氢键及离子交换等作用被吸附到水凝胶的吸附位点,吸附能力增强,故吸附量提高.这和FTIR 表征结果一致.246 8 103004005006007008009001000Q e(m g /L )pH 值图5 pH 值对吸附的影响Fig.5 Effect of pH value on the adsorption capaity2.2.3 溶液离子强度影响 实际处理的废水中都含有一定浓度的盐离子,离子强度是影响吸附剂吸附的重要因素.本文以常见的NaCl 溶液来研究离子强度对吸附过程的影响.不同浓度NaCl 中,水凝胶对吸附MB 的影响结果见图6.由图6可以看出,随着溶液离子强度的增加,水凝胶对MB 的吸附量先快速下降,而后下降趋势逐渐减小.这是因为加入NaCl 后,溶液中金属阳离子的屏蔽作用,降低了吸附剂与MB 分子之间的静电作用,所以离子强度在一定范围内增加时,吸附剂对MB 的吸附降低.当离子强度进一步增加,由于静电作用,在吸附表面可以形成双电层结构,溶液中的正负离子的增加,会中和一部分吸附位点,双电层被压缩,使得MB 分子容易接近水凝胶表面,相互吸附作用有所增强,导致吸附4366 中 国 环 境 科 学 40卷下降趋势降低[21].0.00 0.05 0.10 0.15 0.20500600 700 800 900 1000 1100 1200 Q e(m g /g )离子强度(mol/L)图6 离子强度对吸附量的影响Fig.6 Effect of ionic strength on the adsorption capacity2.2.4 吸附时间影响和吸附动力学 在MB 浓度分别为300,600mg/L,体积为50mL 的MB 溶液里投加0.025g 水凝胶,吸附时间对MB 吸附量影响见图7.0 100 200300 400Q e(m g /g )t (min)图7 吸附时间对吸附量的影响Fig.7 Effect of contact time on the adsorption capacity从图7可以看出,随着吸附时间延长,水凝胶吸附MB 的量增加,但吸附速率不相同.吸附初期吸附速率较大,而后吸附速率随时间延长逐渐减慢直至平衡.对于不同初始浓度来说,初始浓度高的溶液有更大的推动力,吸附量就更大.为研究吸附过程机理,本文采用准一级动力学和准二级动力学模型对图7实验数据进行处理.计算结果见表1.从表1可以看出,准二级动力学模型能准确地描述水凝胶对MB 的吸附过程,准二级动力学模型的拟合相关系数(R 2)分别大于准一级动力学模型.准二级动力学模型计算的两种浓度溶液中的理论平衡吸附量和实际测量值更为接近.这说明水凝胶对MB 的吸附行为符合准二级动力学模型所描述的规律.这是由于拟二级动力学模型包括了外部液膜扩散、表面吸附和颗粒内部扩散等吸附过程[22],同时也表明该吸附过程可能受化学吸附速率控制[23].表1 准一级和准二级动力学参数Table 1 Pseudo -first -order and pseudo -second -orderparameters for the adsorption准一级动力学 准二级动力学 C 0 Q e,exp,Q e,cal K 1 R 2Q e,calK 2R 2 3005164230.01980.965 556 6.62×0-50.998 6009647500.01440.992 1000 3.46×0-50.992注:C 0为MB 初始浓度,mg/L;Q e,exp 为实验平衡吸附量,mg/g,Q e,cal 为计算平衡吸附量,mg/g;K 1为准一级模型的吸附速率常数,min -1; K 2为准二级模型的吸附速率常数,g/(mg·min);R 2为拟合相关系数.2.2.5 MB 初始浓度影响和吸附等温线 MB 浓度、温度对吸附量的影响见图8.由图8可以看出,随着MB 初始浓度的增加,水凝胶对MB 的吸附量增加,浓度越大,吸附能力越强.这可能是因为染料浓度增加,增大了染料分子和水凝胶表面吸附位点的碰撞几率,吸附推动力增强,导致吸附量增加.同时从图8看出,随着温度增大,水凝胶对MB 的吸附量增大,这说明升高温度有利于吸附反应,可以推测水凝胶对MB 的吸附过程是一个吸热过程.吸附等温线是研究吸附过程的重要依据之一,常使用的等温吸附方程主要有Langmuir 、Freundlich 等温吸附方程. Langmuir 等温吸附方程可表述为[24]:e e e 00L1C C Q Q Q K =+ (3) Freundlich 等温吸附方程可表述为[24]:e F e 1lg lg lg Q K C n=+ (4) 式中:Q o 为吸附剂最大吸附量, mg/g; K L 为Langmuir 常数, L/mg; K F 为吸附能力常数, mg/g; n 为吸附剂的吸附强度; 其中n >1表示吸附易于发生,n <1表示吸附进行较慢.Langmuir 方程还可以通过式(5)的分离因子R L 常数来考察来判断吸附进行的程度.10期 徐继红等：GA -g -PAMPS/AA/ST 凝胶的制备及对亚甲基蓝吸附性能 4367L L 011R K C =+ (5) 式中:C 0为树脂最大初始浓度,mg/L;对于Langmuir 模型,当0<R L <1时,吸附易于发生; R L >1,吸附很难发生; R L =0,吸附不发生.0 50 100 150200 250 300350Q e(m g /L )C e (mg/L)图8 不同温度水凝胶吸附MB 的等温吸附曲线 Fig.8 Adsorption isotherms of MB on hydrogel at differenttemperatures0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300330C e/Q e (g /L )C e (mg/L) 1 2 3 4 5 65.76.0 6.3 6.6 6.97.2 7.5 l n Q eln C e图9 不同温度下吸附Langmuir 和Freundlich 等温方程拟合曲线Fig.9 Fitting curve of Langmuir adsorption isotherm and Freundlich adsorption isotherm for adsorption at differenttemperatures通过对图8数据进行拟合计算,计算结果见图9和表2.从图9和表2可以看出,各温度下的Langmuir和Freundlich 的相关系数都大于0.970,水凝胶对MB 吸附用两种模型都可以很好地描述, 但是吸附过程更符合Freundlich 等温方程, 说明水凝胶对MB 的吸附主要是不均匀表面上的多层吸附.从表2中还可以看出,在不同温度下的R L 值都在0.05~0.2之间,n 值都在1.88~2.5之间,说明无论用哪个吸附方程来描述,水凝胶对MB 的吸附都属于优惠吸附.K F 随着温度的升高而增大,进一步说明温度升高有利于吸附过程的进行,该吸附是个吸热过程[24].表2 Langmuir 和Freundlich 吸附等温线参数 Table 2 Langmuir and Freundl ich adsorption isothermparametersLangmuir Freundlich温度℃K 1(L/mg) R L R 2 K F (mg/g) n R 2 25 0.0087 0.190.994 27.97 1.8810.993 35 450.013 0.0370.130.060.987 0.97391.38 227.661.9202.4650.996 0.9872.2.6 吸附温度影响及吸附热力学 可以通过研究吸附热力学参数来研究吸附过程所能达到的程度,吸附过程的热力学参数主要包括自由能(∆G θ)、焓(∆H θ)和熵(∆S θ)等.这些热力学参数可由下式计算得到[25]:式中:Q e 为e 平衡浓度, mg/mL; K d 为平衡分配系数常数, L/g; T 是绝对温度, K; R 是理想气体常数.用式(6)、(7)、(8)计算对图8数据,热力学参数结果见表3.由表3可以看出,不同浓度下拟合曲线的R 2都大于0.98,说明实验计算的热力学参数结果都与实际过程相近,实验结果较为准确.不同浓度下计算的∆H θ均为正值,其数值小于40kJ/mol,说明水凝胶对MB 的吸附过程是个物理吸热过程.∆G θ均为负值, 25,35,45℃的平均值分别为-16.692, -16.913, -17.197kJ/mol,随着温度升高,其绝对值4368 中 国 环 境 科 学 40卷增大,说明MB 在水凝胶上的吸附过程是自发进行的,水凝胶和MB 之间存在相互吸引力,随着温度升高这种引力增强,这也是吸附易于进行的表现.∆S θ为正值表明水凝胶对MB 有较好的亲合性能,MB 分子从溶液被吸附到固态水凝胶表面是无序和随机进行[26],吸附后混乱度增加,吸附过程属自发的不可逆过程.表3 吸附热力学参数Table 3 Thermodynamic parameters for the adsorption∆G θ (kJ/mol) C 0 (mg/L) ∆H θ ∆S θ[kJ/(mol ⋅K)] (kJ/mol)25 35 ℃℃45℃R 2 200 300 400 600 800 10005.664 30.507 7.168 28.6766.807 31.881 9.413 26.397 10.538 24.270 13.179 16.778 -14.769 -15.735 -16.328 -17.300 -17.805 -18.215-15.051 -15.983 -16.609 -17.536 -17.979 -18.321-15.364-16.289-16.948-17.802-18.263-18.5150.9960.9920.9920.9980.9880.994均值 8.795 26.418 -16.692 -16.913 -17.1972.2.7 水凝胶对MB 的反复吸附性能 吸附剂重复利用对降低吸附剂的使用成本,减少二次污染具有很重要的实际应用意义.如图10所示,随着吸附-脱附次数增加,水凝胶对染料的吸附能力逐渐降低,在经过5次吸附-脱附循环之后,水凝胶对MB 的吸附量从1283mg/g 下降到874mg/g,这主要是经过多次反复吸附-脱附后,凝胶部分三维网络结构可能被破坏,同时有部分MB 在吸附位点没能完全解吸出来,减少了凝胶上的吸附点,从而导致凝胶吸附能力有所下降.图10表明,脱附后的凝胶重新吸附后对 MB 仍具有较高的平衡吸附量,表明凝胶具有较高的稳定性,能够多次回收使用.1 2 3 4 5200 400 600 800 1000 1200 Q e(m g /g )反复吸附次数图10 水凝胶对MB 反复吸附性能 Fig.10 Repeated adsorption of MB by hydrogels3 结论3.1 采用微波辐射技术,通过接枝共聚合成了GA -g -PAMPS/AA/ST 复合水凝胶.FTIR 、SEM 、XRD 显示合成的水凝胶是具有均匀的三维交联网状结构.3.2 吸附实验结果表明水凝胶对MB 具有较好的吸附效果.在体积为50mL 、pH 值为6.4和浓度为600mg/L 的MB 溶液里投加0.025g 水凝胶,吸附量和吸附率分别达1146mg/g 和95.5%.水凝胶对MB 的吸附受溶液pH 值、温度、MB 浓度及溶液离子强度影响.吸附行为可以用Freundlich 等温模型和准二级动力学方程来描述,吸附过程主要受物理吸附机理控制.在25, 35, 45℃下R L 值在0.05~0.2之间,n 值在1.88~2.5之间,说明水凝胶对MB 的吸附属于优惠吸附,同时吸附过程是个自发、吸热和不可逆的过程.水凝胶具有较好的重复利用性能.3.3 复合水凝胶可以作为阳离子染料及阳离子型污染物处理的潜在候选生物质吸附剂.参考文献：[1] Shelly, M unish A, Ashok K. 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一种用于选择性吸附亚甲基蓝的HKUST-1@PS复合吸附剂的制备方法及其
专利名称：一种用于选择性吸附亚甲基蓝的HKUST-1@PS复合吸附剂的制备方法及其应用
专利类型：发明专利
发明人：叶存玲,王远飞,王全坤,刘建明,岳园园,王治科
申请号：CN201810589123.1
申请日：20180608
公开号：CN108786758A
公开日：
20181113
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种用于选择性吸附亚甲基蓝的HKUST‑1@PS复合吸附剂的制备方法及其应用，该复合吸附剂的制备过程包括HKUST‑1的合成，并将干燥的HKUST‑1分散到聚苯乙烯的N‑甲基吡咯烷酮溶液中，该过程要在干燥无水封闭的条件下进行，随后将上述溶液滴加到去离子水中生成HKUST‑1@PS微球。
该复合吸附剂容易分离回收，对染料的吸附选择性强，适用于低浓度亚甲基蓝的吸附去除。
申请人：河南师范大学
地址：453007 河南省新乡市牧野区建设东路46号
国籍：CN
代理机构：新乡市平原智汇知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：路宽
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富g海藻酸钠聚氨酯泡沫对亚甲基蓝的吸附
富g海藻酸钠聚氨酯泡沫对亚甲基蓝的吸附富g海藻酸钠聚氨酯泡沫对亚甲基蓝的吸附
泡沫材料在现代工业中被广泛应用，而聚氨酯泡沫因其良好的物理性能和生态环保等优点，已成为许多领域不可替代的材料之一。
富g海藻酸钠聚氨酯泡沫作为一种新型环保泡沫材料，其性能在各个领域越来越受到人们的关注和研究。
本文将探讨富g海藻酸钠聚氨酯泡沫对亚甲基蓝的吸附。
1. 亚甲基蓝的简介
亚甲基蓝是一种有机染料，化学式为C16H18N3SCl，可溶于水、甲醇和乙醇等溶剂。
它是一种强还原剂和致突变剂，对环境和人类健康产生极大的危害。
因此，研究如何高效地去除亚甲基蓝是非常必要的。
2. 富g海藻酸钠聚氨酯泡沫的特点
富g海藻酸钠聚氨酯泡沫是以富含藻酸钠的海藻为原料，通过化学反应制备的一种泡沫材料。
它的优点在于生态环保、节能环保、自熄性能好、强度高、成本低等方面。
同样，它在亚甲基蓝吸附方面的效果也很显著。
3. 富g海藻酸钠聚氨酯泡沫对亚甲基蓝的吸附
研究表明，富g海藻酸钠聚氨酯泡沫对亚甲基蓝具有较好的吸附效果。
实验中，将富g海藻酸钠聚氨酯泡沫与亚甲基蓝溶液混合，经过一定
时间后，可以观察到亚甲基蓝的颜色逐渐褪去。
经过一系列的测量和
对比实验，研究者发现，富g海藻酸钠聚氨酯泡沫对亚甲基蓝的吸附
率达到了94.2%。
4. 结论
富g海藻酸钠聚氨酯泡沫的吸附效果良好，且材料绿色环保、生态无害，是一种非常理想的亚甲基蓝污染治理材料。
相信通过不断优化富g 海藻酸钠聚氨酯泡沫的制备方法和应用领域，可以更好地发挥其吸附
作用，为环境保护和人们的健康贡献更多力量。
海藻酸钠基碳气凝胶的染料吸附及油水分离研究
海藻酸钠基碳气凝胶的染料吸附及油水分离研究朱海山(青岛大学化学化工学院,山东青岛266071)[摘要]利用来源广泛、绿色无污染的海洋材料海藻酸钠为碳源,经湿法纺丝、高温碳化和水洗制备了海藻酸钠基碳气凝胶W-SACA 。
W-SACA 具有丰富的孔洞结构和高达1143.77m 2/g 的比表面积。
以阳离子染料亚甲基蓝(MB )、阴离子染料甲基橙(MO )、溶剂染料油红O (ORO )为代表考察了接触时间、染料浓度、温度、pH 对吸附效果的影响,结果表明,W-SACA 对这3种染料的吸附量分别高达196.5009、198.9216、194.3202mg/g 。
此外,W-SACA 也成功地应用于油水混合物和乳液的高效分离。
[关键词]碳气凝胶;海藻酸钠;染料吸附;油水分离;乳液分离[中图分类号]X703.1[文献标识码]A[文章编号]1005-829X (2021)05-0125-05Study on dye adsorption and oil ⁃water separation of sodium alginate carbon aerogelZhu Haishan(College of Chemistry and Chemical Engineering ,Qingdao University ,Qingdao 266071,China )Abstract :Sodium alginate carbon aerogel W-SACA was prepared by wet spinning ,high temperature carbonization and water washing using the marine material sodium alginate as carbon source.W-SACA had abundant pore structure with a specific surface area up to 1143.77m 2/g.The effects of contact time ,dye concentration ,temperature and pH on adsorption were studied ,represented by cationic dye methylene blue (MB ),anionic dye methyl orange (MO )and solvent dye oil red O (ORO ).The results showed that the adsorption capacities of W-SACA to these dyes were 196.5009,198.9216and 194.3202mg/g ,respectively.In addition ,W-SACA has been successfully applied to theseparation of oil ⁃water mixture and emulsion.Key words :carbon aerogel ;sodium alginate ;dye adsorption ;oil ⁃water separation ;emulsion separation随着工业的发展,染料排放和石油泄漏等问题越来越严重。
(新)亚甲基蓝吸附实验方案
一、实验目标1.学会使用可见光分光光度计；2.学会配制亚甲基蓝标准溶液；3.建立亚甲基蓝的可见光光度计的标准曲线；4.学会亚甲基蓝吸附实验的国标方法或修正方法。
二、实验仪器与药品1.生物质与活性炭2.亚甲基蓝3.缓冲溶液（称取3.6g磷酸二氢钾14. 3g磷酸氢二钠溶于1000m L水中）4.1000mL容量瓶5.移液管6.锥形瓶7.电动振荡器(往复式)8.定性过滤纸9.分光光度计三、实验原理吸附法是去除水体中亚甲基蓝等染料的有效方法之一。
生物质炭表面含有丰富的有机官能团，如—COOH和—OH 等，其表面一般带负电荷，它对有机污染物和重金属等均具有良好的吸附性能。
生物质炭对染料也表现出很好的吸附性能，但目前缺少不同原料制备的生物质炭对染料吸附效果的比较，对生物质炭吸附染料的机制也不完全清楚。
生物质炭的原料丰富、成本低廉，具有广阔的应用前景。
活性炭具有比表面积大、高度发达的孔隙结构、优良的机械物理性能和吸附能力。
活性炭吸附，就是利用活性炭的固体表面对水中一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的作用。
在水处理领域，活性炭吸附通常作为饮用水深度净化和废水的三级处理，以除去水中的有机物。
活性炭的吸附作用产生于两个方面：一是由于活性炭内部分子在各个方向都受着同等大小的力而在表面的分子则受到不平衡的力，这就使其他分于吸附于其表面上，此为物理吸附；另一个是由于活性炭与被吸附物质之间的化学作用，此为化学吸附。
活性炭的吸附是上述两种吸附综合作用的结果。
四、实验步骤1.标准曲线的绘制(1)亚甲基蓝在80℃下烘干一晚后，测定其水分E（亚甲基蓝在干燥过程中性质发生变化，实验中应在未干燥情况下使用）； (2) （分子量：319.86）按公式)()1(11量为未干燥亚甲基蓝的质其中，m E P mm -=计算称取与0.31986g 亚甲基蓝干燥品相当的未干燥品的量；(3) 配制1mmol/L 的亚甲基蓝标准溶液：将称取的亚甲基蓝溶于温度为(60士10)℃的缓冲溶液中，待全部溶解后，冷却到室温过滤于1000mL 容量瓶内，分次用缓冲溶液洗涤滤渣，再用缓冲溶液稀释至标线。
《2024年基于天然海藻酸钠和纳米黏土制备新型复合超吸附微球及其性能研究》范文
《基于天然海藻酸钠和纳米黏土制备新型复合超吸附微球及其性能研究》篇一一、引言随着生物医药、环境科学和材料科学的快速发展，超吸附微球作为一种新型的功能性材料，在药物传递、废水处理、生物分离等领域展现出巨大的应用潜力。
近年来，以天然高分子材料为基础的复合超吸附微球因其良好的生物相容性、可降解性和优异的吸附性能受到了广泛关注。
本研究旨在制备一种基于天然海藻酸钠和纳米黏土的新型复合超吸附微球，并对其性能进行深入研究。
二、材料与方法1. 材料天然海藻酸钠、纳米黏土、交联剂、引发剂等。
2. 方法（1）制备复合超吸附微球：将天然海藻酸钠与纳米黏土按照一定比例混合，加入交联剂和引发剂，通过乳液聚合法制备复合超吸附微球。
（2）性能测试：通过扫描电子显微镜（SEM）观察微球的形态结构；利用吸水率测试、溶胀性能测试等方法评估微球的吸附性能；通过红外光谱（IR）分析微球的结构特征；进行生物相容性实验，以评价其在实际应用中的潜在价值。
三、结果与讨论1. 形态结构通过扫描电子显微镜观察发现，制备的复合超吸附微球呈规则的球形，表面光滑，且具有较高的粒径均匀性。
这表明通过乳液聚合法成功制备了复合超吸附微球。
2. 吸附性能（1）吸水率测试：本研究所制备的复合超吸附微球具有较高的吸水率，这主要归因于海藻酸钠和纳米黏土的优异吸水性能。
在一定的时间内，微球的吸水率随时间逐渐增加，达到一定值后趋于稳定。
（2）溶胀性能测试：在模拟生理条件下，复合超吸附微球表现出良好的溶胀性能。
随着时间的变化，微球逐渐溶胀并达到平衡状态。
这表明微球具有良好的生物相容性和实际应用潜力。
3. 结构特征与性能关系通过红外光谱分析发现，复合超吸附微球中存在海藻酸钠和纳米黏土的特征峰，表明两者成功结合。
此外，纳米黏土的加入改善了海藻酸钠的力学性能和吸水性能，使得微球具有更好的稳定性和吸水性能。
这为实际应用提供了有力保障。
4. 生物相容性实验通过生物相容性实验发现，本研究所制备的复合超吸附微球具有良好的生物相容性，无明显的细胞毒性。
海藻酸钠小球制备及吸附性能测试综合实验设计
D O I :１０．１６７９１/j ．c n k i ．s j g．２０１９．０５．０１４㊀海藻酸钠小球制备及吸附性能测试综合实验设计何㊀超１,杨昌跃１,周㊀密２(１．四川大学高分子科学与工程学院,四川成都㊀６１００６５;２．四川大学轻纺与食品学院,四川成都㊀６１００６５)摘㊀要:通过液Ｇ液相分离技术以及戊二醛交联法制备了海藻酸钠小球.利用红外和热重分析方法对所制备的小球其进行表征确认.通过测试海藻酸钠小球对亚甲基蓝的吸附能力表征其对阳离子染料的吸附清除能力,吸附了亚甲基蓝的海藻酸钠小球通过盐酸的解吸附作用实现吸附材料的回收再利用.该实验操作简单,现象明显,涉及高分子材料的制备㊁表征和吸附性能测试等方面内容,有利于提高学生的动手能力和综合思考能力.关键词:海藻酸钠小球;综合实验;吸附;解吸附;亚甲基蓝中图分类号:T B ３４;G ６４２ ４２３㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:１００２Ｇ４９５６(２０１９)０５Ｇ００６４Ｇ０５D e s i g n o n c o m p r e h e n s i v e e x p e r i m e n t o f p r e p a r a t i o n o f s o d i u ma l gi n a t e b e a d s a n d a d s o r p t i o n p r o p e r t yt e s t H EC h a o １,Y A N GC h a n g yu e １,Z H O U M i ２(１．C o l l e g e o fP o l y m e r S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g ,S i c h u a nU n i v e r s i t y ,C h e n gd u６１００６５,C h i n a ;２．C o l le g e o fL i g h t I n d u s t r y ,T e x t i l e a n dF o o dE n g i n e e r i n g ,S i c h u a nU n i v e r s i t y ,C h e n g d u６１００６５,C h i n a )A b s t r a c t :S o d i u ma l g i n a t e b e a d s a r e p r e p a r e db y l i q u i d Ｇl i q u i d p h a s e s e p a r a t i o n a n d g l u t a r a l d e h y d e c r o s s Ｇl i n k i n gm e t h o d ．T h e p r e p a r e db e a d s a r e c h a r a c t e r i z e da n dc o n f i r m e db y t h e i n f r a r e da n dt h e r m o g r a v i m e t r i ca n a l ys i s ．T h e a d s o r p t i o na n ds c a v e n g i n g c a p a c i t y o f s o d i u ma l g i n a t eb e a d s f o rm e t h yl e n eb l u e i s t e s t e dt oc h a r a c t e r i z e t h e i r a d s o r p t i o na n d s c a v e n g i n g c a p a c i t y f o r c a t i o n i c d y e s ．S o d i u ma l g i n a t e b e a d s a d s o r b e dm e t h yl e n e b l u e c a n b er e c y c l e d b y d e s o r p t i o n o f h y d r o c h l o r i c a c i d ．T h i s e x p e r i m e n ti s s i m p l e a n d o b v i o u s ,i n v o l v i n g t h e p r e p a r a t i o n ,c h a r a c t e r i z a t i o na n da d s o r p t i o n t e s t o f p o l y m e rm a t e r i a l s ,w h i c h i sh e l p f u l t o i m p r o v e s t u d e n t s p r a c t i c a l a b i l i t y a n d c o m p r e h e n s i v e t h i n k i n g a b i l i t y．K e y wo r d s :s o d i u ma l g i n a t eb e a d s ;c o m p r e h e n s i v e e x p e r i m e n t ;a d s o r p t i o n /d e s o r p t i o n ;m e t h y l e n eb l u e 收稿日期:２０１８Ｇ１０Ｇ１０基金项目:国家自然科学基金项目(５１８０３１３４),四川省科技创新苗子工程项目(２０１８０５２);四川大学实验技术立项(２０１７０１６１,２０１７００９９)作者简介:何超(１９８９ ),男,四川成都,博士,实验师,主要从事生物医用材料的研究E Ｇm a i l :h e c ９１８＠１６３．c o m通信作者:周密(１９８８ ),女,湖南永州,博士,实验师,主要从事实验室管理及纺织高分子材料的研究．E Ｇm a i l :z h o u m i h c ＠s c u ．e d u ．c n㊀㊀目前应用于污水处理的方法主要有离子交换㊁电化学反应㊁膜过滤以及吸附等.通过吸附剂进行吸附的方法,由于其成本低㊁无毒㊁简单易制备,以及容易操作等特性,被广泛应用于污水处理.天然高分子和合成高分子吸附材料(小球)由于具备大量的吸附位点而被用作吸附剂[１].海藻酸钠(s o d i u ma l gi n a t e ,S A )作为一种天然高分子,由高分子多糖的聚合物组成,也称之为褐藻胶㊁褐藻酸钠以及海带胶.海藻酸钠主要取自天然褐藻,属于一种海藻的衍生物,具有药物制剂辅料所需的稳定性㊁溶解性㊁黏性㊁安全性以及生物相容性,且储量丰富㊁可再生,因此被广泛应用于医药㊁食品㊁纺织㊁环保等行业.由于海藻酸钠来源广泛㊁生物可降解㊁亲水性强㊁已实现商品化供应且价格较低,因而被广泛用作污水处理的吸附材料[２].吸附小球是吸附材料的最常见形态.将天然高分子小球用来清除环境毒素方面的实验教学素材鲜有报道.如何综合考虑㊁设计小球的制备及性能测试实验,既要激发学生的实验热情,又要保证实验安全和可操作性,都是需要考虑的因素.实验教学可以培养学生的实践能力㊁创新思维,而综合性实验I S S N１００２Ｇ４９５６C N １１Ｇ２０３４/T ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀实㊀验㊀技㊀术㊀与㊀管㊀理E x p e r i m e n t a lT e c h n o l o g y a n d M a n a g e m e n t ㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３６卷㊀第５期㊀２０１９年５月V o l ．３６㊀N o ．５㊀M a y．２０１９教学是构建和完善多层次实验教学体系的有效途径[３].本实验设计旨在通过生动形象的方式,首先指导学生制备海藻酸钠小球,然后将所制备的小球用于吸附环境毒素,并通过解吸附过程实现吸附材料的回收和再利用.学生通过自己实际动手,参与到整个实验过程.本实验设计的项目实验现象直观㊁明显㊁有趣㊁安全.通过本实验的开设,可以提升学生对高分子材料的认识与兴趣;同时认识到环境污染的严重性,树立正确的环保意识,并行动起来参与到环境治理中来;使学生初步具备操作简单实验仪器的能力,进而培养其动手能力和学习热情.１㊀实验原理１．１㊀羟醛交联反应制备海藻酸钠小球海藻酸钠是最为常用的海藻酸盐,无毒,无味,属于一种天然多糖,其分子由βＧDＧ甘露糖醛酸(βＧDＧm a n n u r o n i c,M)和αＧLＧ古洛糖醛酸(αＧLＧg u l u r o n i c,G)按(１ң４)键连接而成[４Ｇ５].海藻酸钠会与水相溶,但是在氯仿㊁乙醇等有机溶剂之中不会溶解.海藻酸钠溶于水后形成黏稠状液体,将其滴入丙酮中,通过液Ｇ液相分离法可制备海藻酸钠小球.由于海藻酸钠不溶于丙酮,通过液Ｇ液相分离法可获得球形海藻酸钠液滴.但是海藻酸钠作为线性高分子,若不对其进行进一步的交联等反应形成网状结构,所制备的海藻酸钠小球会在使用过程中溶解掉.利用海藻酸钠分子中大量存在的羟基可以和戊二醛结合的特点,在酸的催化作用下,通过羟醛交联反应实现海藻酸钠小球的交联而不溶于水中[６Ｇ７],其化学反应示意图见图１.本反应条件温和,涉及试剂少,反应时间短,反应稳定且可重复性强.海藻酸钠小球的交联成形反应是一个理想的反应,学生上手容易且安全,适合对其开设并进行教学.图１㊀海藻酸钠小球的交联原理示意图１．２㊀吸附及解吸附机理本实验中所制备的海藻酸钠小球中含有大量的羧基,其带负电荷;而被吸附的染料为亚甲基蓝,是一种常见阳离子染料.故两者可以通过静电相互作用(属于物理吸附)结合到一起[８].所制备的海藻酸钠小球中含有大量吸附亚甲基蓝阳离子染料的吸附位点,可作为吸附剂材料使用.由于通过静电相互作用的吸附实验比较高效㊁快速,并且现象明显,具有趣味性,故适合针对本学科学生开放.本实验中通过加入盐酸来解吸附海藻酸钠小球所吸附的物质.由于盐酸可以和海藻酸钠小球中的羧基产生质子化相互作用,形成羧酸.质子化的羧酸中不含电离的负电荷,从而失去静电相互作用,阳离子染料便会从海藻酸钠小球上解吸附出来[９].此解吸附过程快速㊁直观.本实验所涉及的整个实验流程操作简单㊁现象明显且有趣㊁原材料常见易得㊁实验所需时长合理㊁实验过程安全无风险,故拟开设实验具备可行性.２㊀实验过程设计２．１㊀实验材料与仪器实验材料:采用上海阿拉丁生化科技股份有限公司的海藻酸钠作为原材料,黏度为６００ʃ２０m P a s;超纯水(U P水)通过制水机制备后直接使用;丙酮(非良溶剂)㊁戊二醛(交联剂)㊁冰乙酸和盐酸(催化剂)均由成都科隆化工有限公司提供;阳离子染料亚甲基蓝５６何㊀超,等:海藻酸钠小球制备及吸附性能测试综合实验设计购买于成都点纯科技有限公司.仪器:根据海藻酸钠的成球原理,滴球设备的布局设计如图２中所示,其主要包含空压机㊁储气罐㊁仪器架㊁储料罐㊁喷头㊁磁力搅拌器㊁转子和烧杯.除此之外,还需要恒温水浴槽㊁摇床㊁镊子㊁漏勺等.海藻酸钠小球的表征采用红外光谱仪(F T I R,N i c o l e t５６０,美国)和热重分析仪(T G A,T G２０９F１,德国)[１０].图２㊀滴球设备的工作原理图２．２㊀海藻酸钠小球的制备及表征(１)配制一定浓度的海藻酸钠溶液(质量分数为１％~４％,溶于水中).称取一定质量的海藻酸钠粉末并加入已干燥好的洁净烧杯中,根据需要加入适量超纯水,放入磁力搅拌子后将烧杯放于磁力搅拌台上进行搅拌,直至得到溶解充分的海藻酸钠溶液.(２)将配制好的海藻酸钠溶液倒入滴球设备的缓冲罐中,接通电源和控制阀门,通过滴球设备将配制的溶液滴于凝固浴中.凝固浴包含丙酮(２００m L)㊁戊二醛(５０m L)和乙酸/盐酸(５０m L/１０m L),其配比可调.丙酮是不良溶剂,戊二醛和乙酸/盐酸分别作为交联剂和催化剂使用.(３)调节控制滴球过程中滴速６０~１２０滴/m i n,喷头离凝固浴液面为５~２５c m,压力为０．０４~０．３M P a,可制备不同尺寸规格的海藻酸钠小球.(４)将所制备的小球放置于温度在５０ħ下的恒温水浴槽中,反应２４h完成交联反应.(５)交联反应结束后,用超纯水多次洗涤所制备的海藻酸钠小球,充分除去残留的戊二醛㊁乙酸㊁盐酸和丙酮等试剂.(６)海藻酸钠小球的表征通过红外光谱和热重曲线进行.先将海藻酸钠小球放在６０ħ烘箱中烘干,之后用K B r研磨,并压片后做红外测试.将干燥样品放置于热重分析仪中,在氮气的保护下,以１０ħ/m i n的升温速率升温至８００ħ,得到热重曲线.２．３㊀海藻酸钠小球的性能测试(１)吸附实验.选取上述所制备的海藻酸钠小球(３~５颗),并放置于小玻璃瓶中,加入一定体积(２m L)和一定浓度(１０００μm o l/L)的亚甲基蓝水溶液,恒温振荡,在设定的时间内通过紫外分光光度计(U VＧ１７５０,S h i m a d z u)在６３１n m波长下测试其吸光度[１１].同时根据已知梯度浓度的亚甲基蓝水溶液作出浓度与吸光度的标准曲线;然后根据标准曲线算出海藻酸钠小球对亚甲基蓝水溶液吸附后的浓度变化,进而计算出海藻酸钠小球对亚甲基蓝的吸附性能.(２)解吸附实验.将一定量吸附阳离子染料亚甲基蓝的海藻酸钠小球浸泡于一定体积和浓度的盐酸溶液中,用摇床轻轻晃动小球[１２].一段时间后测量盐酸中亚甲基蓝的浓度,直至解吸附达到平衡,盐酸中亚甲基蓝的浓度不再升高.计算解吸附效率(R d)如下:R d＝n d naˑ１００％其中,n a是海藻酸钠小球吸附的亚甲基蓝量,而n d是解吸附到盐酸中的亚甲基蓝量.３㊀结果与讨论３．１㊀海藻酸钠交联小球的红外光谱和热重曲线将本实验得到的海藻酸钠小球浸泡于超纯水中,小球并未溶解消失,说明所制备的海藻酸钠小球具备交联结构,可以在水中溶胀而不能溶解.红外光谱F T I R(图３(a))显示:３４１１c m－１处的吸收峰是由于海藻酸钠中羟基的伸缩振动引起的;１６２９/１６２３c m－１处的特征吸收峰归属于海藻酸钠中的羰基基团;１０３５c m－１处的特征吸收峰是海藻酸钠中的醚键引起的;海藻酸钠小球与海藻酸钠粉末相比,多出了１７２２c m－１处的特征峰,这归因于戊二醛交联后出现在海藻酸钠小球侧链上的醛基.海藻酸钠小球的热重曲线如图３(b)和(c)中所示,F G A为热重曲线,D T G为微商热重曲线.从图中可以看出,海藻酸钠粉末在１７０ħ以前出现了质量损失(约为１３％),这主要是由于海藻酸钠中的物理吸附水和其他小分子引起的[１３Ｇ１４].相比较而言,海藻酸钠小球在此阶段表现出较好的热稳定性,这主要是由于在交联反应过程中消耗掉了部分亲水性基团(O H),从而降低了吸附水的存在,即在１７０ħ以下所制备的海藻酸钠小球是热稳定的,而其常规使用温度均低于此值,所以制备的海藻酸钠小球能满足使用过程中的热稳定性要求.在高温部分,海藻酸钠小球的热分解速率曲线中出现了２个降解峰,对应的降解温度分别是１９１ħ和２３８ħ,这２个降解温度分别归属于交联海藻酸钠小球中的戊二醛和海藻酸钠的降解温度.实６６实㊀验㊀技㊀术㊀与㊀管㊀理验结果表明戊二醛被成功地引入了海藻酸钠小球中,证明了交联海藻酸钠小球制备成功.图３㊀F T I R 光谱(A )㊁T G A (B )和D T G (C )曲线３．２㊀吸附性能海藻酸钠(含阴离子)可通过离子间作用力吸附阳离子[１５Ｇ１６].在本研究中,海藻酸钠小球是通过其羟基与戊二醛发生交联反应后制备的,故海藻酸钠小球中存在大量的阴离子基团(羧基).将海藻酸钠小球置于阳离子染料(亚甲基蓝)溶液中,羧基与亚甲基蓝进行结合,不同的亚甲基蓝溶液浓度下,海藻酸钠小球对其吸附量如图４所示.图４㊀海藻酸钠小球对不同浓度亚甲基蓝溶液的吸附曲线以及吸附前后现象对比海藻酸钠小球对不同浓度的亚甲基蓝溶液均有较强的吸附,随着亚甲基蓝浓度的升高,吸附量增加.在吸附初期,吸附速度较快,３０h 时吸附基本达到了动态平衡;在随后的吸附过程中,所吸附的亚甲基蓝较少且缓慢.这是由于溶液浓度越高,海藻酸钠小球表面上的羧基负电荷与溶液中的亚甲基蓝正电荷的电位差越大,在一定时间内吸附量就较高;在快速吸附一定时间后,由于达到电位平衡和吸附饱和,以及海藻酸钠上羧基的空间效应的共同作用,使得海藻酸钠小球对亚甲基蓝的吸附达到基本饱和状态;随着吸附时间变长,海藻酸钠小球对亚甲基蓝仍然存在较缓慢的吸附,这是由于电位差的原因,亚甲基蓝会向小球内部缓慢扩散,使得吸附进一步缓慢的进行.从吸附前后的现象变化也可以直观地看出,加入吸附剂海藻酸钠小球后,亚甲基蓝溶液颜色从深蓝色变成了浅蓝色,而吸附小球的颜色则从淡黄色变成了深蓝色(由于吸附了亚甲基蓝引起的).实验现象也充分说明了海藻酸钠小球对亚甲基蓝具有明显的吸附效果.３．３㊀解吸附性能将吸附了亚甲基蓝的海藻酸钠小球浸没在盐酸溶液中,可以观察到蓝色染料从小球中解吸附出来,溶液颜色在几分钟内就逐渐变成了蓝色.一段时间后捞出小球,发现其颜色变淡,并趋向于恢复到吸附前的颜色(淡黄色).海藻酸钠小球的解吸附曲线如图５中所示,从图中可以看出其解吸附效率随着时间的延长而逐渐增加.在不到１h 的时间内,其解吸附效率能达到９５％以上,表明海藻酸钠小球在吸附环境毒素方面可以重新生成和再利用.７６何㊀超,等:海藻酸钠小球制备及吸附性能测试综合实验设计图５㊀吸附后小球的解吸附曲线及现象变化４㊀实验教学效果海藻酸钠小球制备及吸附性能测试是一个综合型的设计实验.本实验以直观㊁生动和形象的方式引导学生制备海藻酸钠小球,然后将制备的小球用于吸附环境毒素,并通过解吸附过程实现吸附材料的回收再利用.将材料的制备㊁表征和性能测试结合在一起,具有一定的前沿性㊁新颖性㊁综合性和易操作等特点.这不仅可充分锻炼学生的动手操作能力和分析思考能力,让学生树立正确的环保意识.这种实验教学模式,现象明显㊁有趣,能激发学生的兴趣以及动手热情,从而达到培养学生逻辑思考和动手的能力,提升了实验教学成效.５㊀结语本实验使学生直观感受到高分子材料从原材料成为可应用产品的变化过程,认知到高分子产品的一种加工过程.海藻酸钠小球的制备过程简单㊁高效,其对亚甲基蓝的吸附效果明显直观,而解吸附现象快速有趣.本实验稳定可控,具备较强的可重复性,且实验过程安全可靠,实验时长合理,适合对学生开放.将此方法引入实验教学中,激发学生的兴趣及实验热情,培养学生的动手能力以及综合分析能力.参考文献(R e f e r e n c e s)[１]Z H A O W F,HU A N GXL,WA N GYL,e t a l．Ar e c y c l a b l e a n d r e g e n e r a b l em a g n e t i c c h i t o s a na b s o r b e n t f o r d y eu p t a k e[J]．C a rＧb o h y d r a t eP o l y m e r s,２０１６,１５０:２０１Ｇ２０８．[２]L U T,X I A N G T,HU A N G X L,e ta l．P o s tＧc r o s s l i n k i n g t oＧw a r d s s t i m u l iＧr e s p o n s i v e s o d i u ma l g i n a t e b e a d s f o r t h e r e m o v a l o fd ye a n d h e a v y m e t a l s[J]．C a r b 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p o n s i v e A l g i n a t e H y d r o g e l[J]．B i oＧm a c r o m o l e c u l e s,２００９,１０(３):６０９Ｇ６１６．[８]H EA,L E I B,L I S,e t a l．T o w a r d s a f e,e f f i c i e n t a n dm u l t i f u n cＧt i o n a l３D b l o o dＧc o n t a c ta d s o r b e n t se n g i n e e r e d b y b i o p o l y m e r s/g r a p h e n e o x i d e g e l s[J]．R S C A d v a n c e s,２０１３,３(４４):２２１２０Ｇ２２１２９．[９]A D H I K A R IB B,K A N E M I T S U M,K AWA K I T A H,e ta l．S y n t h e s i s a n d a p p l i c a t i o no f a h i g h l y e f f i c i e n t p o l y v i n y l c a l i x４a r eＧn e t e t r a a c e t i c a c i d r e s i n f o r a d s o r p t i v e r e m o v a l o f l e a d f r o ma q u eＧo u s s o l u t i o n s[J]．C h e m i c a lE n g i n e e r i n g J o u r n a l,２０１１,１７２(１):３４１Ｇ３５３．[１０]S O N G X,WA N G K,T A N G C Q,e t a l．D e s i g no fC a r r a g e e n a nＧB a s e d H e p a r i nＧM i m e t i c G e l B e a d s a s S e l fＧA n t i c o a g u l a n t H eＧm o p e r f u s i o nA d s o r b e n t s[J]．B i o m a c r o m o l e c u l e s,２０１８,１９(６):１９６６Ｇ１９７８．[１１]H E C,S H IZ Q,MA L,e t a l．G r a p h e n eo x i d eb a s e dh e p a r i nＧm i m i c k i n g a n dh e m o c o m p a t i b l e p o l y m e r i ch y d r o g e l s f o rv e r s a t i l eb i o m e d ic a la p p l i c a t i o n s[J]．J o u r n a lo f M a t e r i a l s C h e m i s t r y B,２０１５,３(４):５９２Ｇ６０２．[１２]S H I ZQ,HU A N G XL,WA N G C,e t a l．I nS i t uC r o s sＧL i n k e d P o l y m e r i z a t i o nt o w a r d P o l y(e t h e rs u l f o n e)/P o l y(s o d i u m a c r yＧl a t e)H y b r i dP a r t i c l e s f o r t h eR e m o v a l o fE n v i r o n m e n t a lT o x i n s [J]．I n d u s t r i a l&E n g i n e e r i n g C h e m i s t r y R e s e a r c h,２０１４,５３(３６):１４０８４Ｇ１４０９３．[１３]Z H A O W,G L A V A SL,O D E L I U S K,e ta l．F a c i l ea n dG r e e nA p p r o a c ht o w a r d sE l e c t r i c a l l y C o n d u c t i v e H e m i c e l l u l o s e H y d r oＧg e l sw i t hT u n a b l eC o n d u c t i v i t y a n dS w e l l i n g B e h a v i o r[J]．C h e mＧi s t r y o fM a t e r i a l s,２０１４,２６(１４):４２６５Ｇ４２７３．[１４]Z HA O W,G L A V A SL,O D E L I U SK,e t a l．Ar o b u s t p a t h w a y t oe l e c t r i c a l l y c o n d u c t i v eh e m i c e l l u l o s eh y d r o g e l s w i t hh i g ha n dc o n t r o l l a b l e s w e l l i n g b e h a v i o r[J]．P o l y m e r,２０１４,５５(１３):２９６７Ｇ２９７６．[１５]J I A OC,X I O N GP,T A OJ,e t a l．S o d i u ma l g i n a t e/g r a p h e n e o xＧi d e a e r o g e lw i t he n h a n c e d s t r e n g t hＧt o u g h n e s s a n d i t sh e a v y m e t a la d s o r p t i o ns t u d y[J]．I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a lo fB i o l o g i c a l M a c r oＧm o l e c u l e s,２０１６,８３(１):１３３Ｇ１４１．[１６]V E C I N O X,D E V E S AＧR E Y R,MO L D E SA B,e t a l．F o r m u l aＧt i o no f a n a l g i n a t eＧv i n e y a r d p r u n i n g w a s t e c o m p o s i t e a s a n e we c oＧf r i e n d l y a d s o r b e n tt or e m o v e m i c r o n u t r i e n t sf r o m ag r o i n d u s t r i a le f f l u e n t s[J]．C h e m o s p h e r e,２０１４,１１１(１):２４Ｇ３１．８６实㊀验㊀技㊀术㊀与㊀管㊀理。
海藻酸钠表面功能化磁性生物炭对亚甲基蓝的吸附特性
海藻酸钠表面功能化磁性生物炭对亚甲基蓝的吸附特性柳富杰;何倩;苏龙;蒋才云【期刊名称】《无机盐工业》【年(卷),期】2024(56)2【摘要】利用海藻酸钠(SA)表面改性磁性生物炭(SBC),制备海藻酸钠改性磁性炭(Fe_(3)O_(4)@SBC-SA)以提高对亚甲基蓝(MB)的吸附能力。
对吸附剂的表观形貌和结构进行表征,并结合动力学、等温线和热力学研究探讨Fe_(3)O_(4)@SBC-SA 对亚甲基蓝的吸附特性。
结果表明:Fe_(3)O_(4)和SA成功负载到SBC;改性后的Fe_(3)O_(4)@SBC-SA对亚甲基蓝的吸附能力高于SBC;Fe_(3)O_(4)@SBC-SA对亚甲基蓝的最佳吸附pH为7.0,在120min时达到吸附平衡。
对实验结果进行模型拟合分析得出,Fe_(3)O_(4)@SBC-SA对亚甲基蓝的吸附过程更符合Langmuir模型和准二级吸附动力学方程,吸附过程主要为单分子层吸附和化学吸附,饱和吸附量达到172.41mg/g。
Fe_(3)O_(4)@SBC-SA对亚甲基蓝的吸附机理主要是通过羧基与亚甲基蓝之间的静电引力将亚甲基蓝吸附到Fe_(3)O_(4)@SBC-SA上。
该研究对Fe_(3)O_(4)@SBC-SA吸附处理废水中亚甲基蓝具有一定的实际意义。
【总页数】9页(P65-73)【作者】柳富杰;何倩;苏龙;蒋才云【作者单位】广西科技师范学院食品与生化工程学院;广西科技师范学院广西现代蔗糖业发展研究院【正文语种】中文【中图分类】X751【相关文献】1.高比表面磁性有序介孔炭的合成及对亚甲基蓝的吸附性能2.磁性花生壳基活性炭对亚甲基蓝的吸附特性3.木质素/Fenton污泥基磁性活性炭对亚甲基蓝和苯酚吸附特性的研究4.核桃壳基磁性生物炭对亚甲基蓝的吸附特性研究5.磁性木质素基活性炭吸附亚甲基蓝的特性研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
海藻酸钙微球对亚甲基蓝的吸附行为
海藻酸钙微球对亚甲基蓝的吸附行为李仲民;姚懿;魏光涛;张琳叶;吕美君;柳林;梁大献;孙英淇【摘要】以无毒﹑价格低廉的原料海藻酸钠及氯化钙制备环保型吸附剂海藻酸钙微球用于吸附亚甲基蓝.考察了温度﹑时间﹑浓度等相关因素对吸附剂吸附性能的影响,研究结果表明:海藻酸钙微球对亚甲基蓝具有较好的吸附性能,吸附量随着吸附温度的升高而减少;吸附焓为-55.0 kJ/mol,吸附为放热过程;吸附熵为-179.4J/(K·mol),吸附过程自由度减少;在温度30℃ ～60℃区间,吸附自由能范围为-2153.8～4034.8 J/mol.海藻酸钙微球对亚甲基蓝的吸附方式符合Langmuir吸附模型,最大吸附量为895.6 mg/g.红外光谱扫描结果分析表明海藻酸钙微球通过氢键作用力及羧酸根COO-作用吸附亚甲基蓝.【期刊名称】《广西大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(043)006【总页数】9页(P2391-2399)【关键词】海藻酸钠;钙化;吸附;亚甲基蓝【作者】李仲民;姚懿;魏光涛;张琳叶;吕美君;柳林;梁大献;孙英淇【作者单位】广西大学化学化工学院,广西南宁 530004;广西大学广西石化资源加工过程强化技术重点实验室,广西南宁 530004;广西大学化学化工学院,广西南宁 530004;广西大学化学化工学院,广西南宁 530004;广西大学化学化工学院,广西南宁 530004;广西大学化学化工学院,广西南宁 530004;广西大学化学化工学院,广西南宁 530004;广西大学化学化工学院,广西南宁 530004;广西大学化学化工学院,广西南宁 530004【正文语种】中文【中图分类】TQ085+.40 引言随着人们日常生活的需要及工业的发展，在印染、制药、造纸、皮革、化妆品、食品的生产中所用染料的种类越来越多，其使用量越来越大，由此产生大量的染料废水，成为环境污染的一大来源。
亚甲基蓝，大量用于丝绸及棉花的染色。
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100 80
Transmittance
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Wavenumbers (cm )
Figure 1. FTIR spectra of NAF 图 1. 海藻酸镍纤维的红外光谱图
Figure 2. (a) Optical photo of NAF and (b) SEM photo of NAF 图 2. 海藻酸镍纤维的(a) 光学照片和(b) SEM 照片
Open Access
th th nd
Abstract
Nickel alginate fibers (NAF) were prepared through cross-linking reaction via a wet spinning method. The adsorption properties of methylene blue (MB) onto the fibers were studied through investigating the experimental parameters such as solution pH, contact time, temperature and adsorbent. The morphology and functional groups of the fibers were characterized by SEM and FTIR. The experimental results indicated that the fibers had high MB removal efficiency and the equilibrium time was only 2 h. The adsorption kinetics well matched the pseudo-second order model. The adsorption isotherms were investigated, and it was shown that the Freundlich model was the best fit for the adsorption equilibrium data.
通讯作者。
文章引用: 李佳彬, 李延辉, 李奇, 杜秋菊, 隋坤艳, 王德昌, 王翠苹, 李洪亮, 夏延致. 海藻酸钠对亚甲基蓝的吸附 性能研究[J]. 材料科学, 2017, 7(1): 106-113. /10.12677/ms.2017.71014
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2. 实验
2.1. 主要原料与仪器
亚甲基蓝(分子式：C16H18ClN3S∙2H2O，分子量：373.90)：天津市广成化学试剂有限公司；海藻酸钠： 天津市福晨化学试剂厂；氯化镍：天津市巴斯夫化工有限公司；无水乙醇：天津市富宇精细化工有限公 司。 TU-1810 紫外可见分光光度计，电子天平，85-2 数显恒温磁力搅拌器，THZ-82A 数显水浴恒温振荡 器，PHS-3C 型精密 PH 计等。
c −c = qe 0 e × V W
量；V (L)是溶液的体积。
(1)
式中，qe (mg/g)是平衡吸附容量；C0 和 Ce (mg/L)分别是溶液的初始浓度和平衡浓度；W (g)是吸附剂的质 为研究溶液 pH 对吸附性能的影响，将 10 mg 纤维放入 20 mL 浓度为 20 mg/L 亚甲基蓝溶液中，用 适量浓度的 HCl 和 NaOH 将溶液 pH 调整至 2~11。研究吸附剂加入量对吸附性能影响时，将不同质量的 海藻酸镍纤维(5~40 mg)加入 20 mL 浓度 20 mg/L 的亚甲基蓝溶液中进行吸附实验。 动态吸附实验测试时， 将 10 mg 纤维加入 20 mL 浓度为 20 mg/L 的亚甲基蓝溶液中，在预定的时间间隔内，取样品测试亚甲基 蓝的浓度。热力学研究时，在 298、308 和 318 K 的温度下，将 10 mg 纤维加入 20 mL 浓度为 10~30 mg/L 的亚甲基蓝溶液中进行吸附实验。
2.3. 吸附剂的表征
采用 AVATAR360 FT-IR 红外光谱仪扫描其红外光谱，对海藻酸镍纤维的表面官能团进行分析。利 用 SEM 对纤维表面形貌进行了表征。
2.4. 吸附实验
先配制 1000 mg/L 的亚甲基蓝溶液，在使用之前稀释到所需的浓度。吸附实验在 50 mL 的锥形瓶中 进行，将锥形瓶放入恒温水浴振荡器中振动，等吸附平衡后，用紫外可见分光光度计测定亚甲基蓝的浓 度。亚甲基蓝的吸附量可用以下的公式计算：
3. 结果与讨论
3.1. 海藻酸镍纤维的表征
为了表征海藻酸镍纤维表面的官能团， 对海藻酸镍纤维进行了红外光谱分析(图 1)。 其中在 3355 cm−1 左右位置较宽的峰为表面 O-H 基团以及水的吸收峰值，1602 cm−1 附近位置为非对称-COO-基团的吸收峰 值，1429 cm−1 附近位置为对称-COO-基团的吸收峰值，1031 cm−1 附近位置为-C-O-C-基团的吸收峰值， 703 cm−1 附近位置为-CH2-基团的吸收峰值。 这些基团可与亚甲基蓝发生反应有利于去除水中的亚甲基蓝。 图 2(a)为海藻酸镍纤维的光学照片。由图可知海藻酸镍纤维为绿色，直径大约为 0.52 mm。扫面电镜 照片(图 2(b))显示海藻酸镍纤维的表面存在大量褶皱结构，这些褶皱增加了海藻酸镍纤维的比表面积，有 利于对亚甲基蓝的吸附。
关键词
海藻酸镍，吸附，亚甲基蓝，纤维
1. 引言
近年来，随着我国纺织、造纸、塑料、食品以及皮革等行业快速发展[1]，大量含染料的废水被排放 到水体中，对水环境造成了严重的污染[2]。亚甲基蓝作为一种有机染料，被广泛应用于棉、麻、蚕丝织 物、纸张的染色和竹木的着色等。亚甲基蓝被人体摄入后，会刺激肠胃道，引起恶心、呕吐和腹泻，并 会灼伤人的眼睛[3]。因此，必须采用有效措施去除水中过量的亚甲基蓝。目前去除水体中的亚甲基蓝的 方法很多，有膜分离、絮凝、混凝、好氧或厌氧处理以及吸附法等[4]。在这些方法中，吸附法由于操作 简单和成本低而被广泛使用[5]。常用的吸附剂种类繁多，有稻壳、蒜皮、椰壳活性炭等[6]。 海藻酸钠，天然多糖，从海藻中提取而得，具有良好的亲水性、无毒和可降解性等优点[7] [8]。但由 于海藻酸钠具有极强的吸水性和易溶于水等特点使其不能作为吸附剂使用[9]。本文利用氯化镍作为螯合 剂，利用湿法纺丝法制备了海藻酸镍纤维。研究了溶液 pH、接触时间、温度和吸附剂加入量等因素对海 藻酸镍吸附亚甲基蓝的影响。
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Laboratory of Fiber Materials and Modern Textile, The Growing Base for State Key Laboratory, Qingdao University, Qingdao Shandong 2 College of Mechanical and Electrical Engineering, Qingdao University, Qingdao Shandong Received: Jan. 4 , 2017; accepted: Jan. 19 , 2017; published: Jan. 22 , 2017 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/
2.2. 海藻酸镍纤维的制备
配制 2 wt%海藻酸钠水溶液 400 mL，静置一小时去除溶液中的气泡。将海藻酸钠溶液利用注射器挤 入 400 mL 浓度为 5%的氯化镍溶液中制备海藻酸镍纤维。静置 12 小时后用去离子水清洗，放在室温下 自然干燥 36 小时，最终得到干燥的海藻酸镍纤维。
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60
20mg/L
Rmoval (%)
40
20
2468 Nhomakorabea10
12
PH
Figure 3. The PH effect on the adsorption 图 3. PH 对于亚甲基蓝去除率的影响
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qe
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Removal
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20 15 50 10 5 0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 0.045
Studies of the Adsorption Properties of Methylene Blue onto Nickel Alginate Fibers
Jiabin Li1, Yanhui Li1,2*, Qi Li1, Qiuju Du1, Kunyan Sui1, Dechang Wang1, Cuiping Wang2, Hongliang Li1, Yanzhi Xia2
Keywords
Nickel Alginate, Adsorption, Methylene Blue, Fiber
海藻酸钠对亚甲基蓝的吸附性能研究
李佳彬1，李延辉1,2，李
1 2
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奇1，杜秋菊1，隋坤艳1，王德昌2，王翠苹2，李洪亮1，夏延致1
青岛大学纤维新材料国家重点实验室培育基地，山东 青岛 青岛大学机电工程学院，山东 青岛
3.2. 亚甲基蓝的吸附
3.2.1. PH 值的影响 溶液的初始 pH 值影响着吸附剂表面电荷和吸附质的性质，因而是影响吸附的重要因素[10]。由图 3 可知，在 pH = 2 时，海藻酸镍纤维对亚甲基蓝的吸附去除率较低，仅为 16.4%，这可能是因为在较低 的 pH 值时，吸附剂表面的 H+与亚甲基蓝竞争吸附点位，导致了海藻酸镍纤维对亚甲基蓝吸附量的降低。 随着 pH 值的增大，吸附剂的吸附能力逐渐增强，直至中性时达到最大值，去除百分率达到 56.6%。在碱 性条件下，海藻酸镍纤维对亚甲基蓝的去除率略有降低。 3.2.2. 吸附剂加入量的影响 不同吸附剂加入量对亚甲基蓝吸附性能的影响如图 4 所示。随着吸附剂加入量的增加，亚甲基蓝的 去除率随之增加，这是由于增加吸附剂加入量大大增加了吸附剂表面积和吸附活性位点的数量[3]。吸附