微波-超声协同老化合成水滑石-MgAl对活性染料水相吸附机制的全解析

《Surfaces and Interfaces》：A complete reactive dye aqueous adsorption mechanism using hydrotalcite-MgAl obtained by microwave-ultrasound aging

本综述系统阐述了通过微波-超声协同老化技术快速合成水滑石-MgAl（HT-MgAl）材料，及其在酸性条件下对活性染料的高效吸附机制。研究通过表征材料吸附前后的结构变化（如比表面积从7.47增至13.74 m2/g），结合热力学参数（ΔG<0 kJ/mol，ΔH=?0.034 kJ/mol）证实了自发放热的异质吸附过程（Freundlich模型，R2=0.99），并揭示了离子交换、氢键及静电作用等多重机制协同的吸附路径，为纺织废水治理提供了新材料设计思路。

　　

亮点片段

水滑石MgAl合成与表征

HT-MgAl-Cl材料通过微波/超声协同辐照老化法合成，以前驱体溶液MgCl₂·6H₂O和AlCl₃·6H₂O为原料，具体步骤参照先前研究。样品标记为Cl-mu，并通过X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、氮气物理吸附和扫描电子显微镜（SEM）在染料吸附前后进行表征。粉末接触角测试用于评估材料亲疏水性。

合成HT-MgAl与染料的表面表征

通过滴定分析测定了HT-MgAl吸附剂（Cl-mu）的零电荷点（pH_PZC）、表面电荷（C_s）及酸碱位点数量（C_a,b），同时确定了染料的酸度常数（pKa）以明确分子质子化-去质子化状态。图1显示：（a）pH_PZC滴定曲线，（b）C_s随pH的变化趋势，（c）酸碱位点滴定曲线。零电荷点结果表明材料表面在pH>8.05时带负电，为酸性条件下的静电吸附提供依据。

结论

微波-超声辐照技术成功促进了层间氯离子水滑石（HT-MgAl-Cl）的快速结晶，在大幅缩短合成时间的同时保持了晶体结构完整性。该材料在酸性介质中表现优异，其pH_PZC为8.05，碱性位点电荷达2.9 meq/g，而染料分子在酸性环境中的质子化特性与材料表面正电荷产生强效相互作用，为复杂废水体系中的染料去除提供了新策略。