超交联咪唑聚合物HCP-p-DCB高效吸附废水中刚果红的机理与应用研究

本研究针对染料废水处理难题，开发了具有高比表面积和多孔结构的超交联有机咪唑聚合物HCP-p-DCB，通过单因素实验优化吸附条件（15 mg投加量/40 min/pH 8.7/298 K/150 rpm），实现542.9 mg/g的刚果红(CR)最大吸附量。动力学符合准二级模型(R2=0.9996)，热力学证实其为自发放热过程，Langmuir模型揭示单层吸附机制，突破曲线符合Yan模型。该材料通过π─π相互作用及电子供体-受体作用高效去除CR，为工业废水处理提供新方案。

　　

染料污染是水环境治理的顽疾，刚果红(CR)作为典型偶氮染料，具有高毒性和难降解特性，传统处理方法效率有限。如何开发高效吸附材料成为研究热点。近期发表于《Asian Journal of Organic Chemistry》的研究突破性地设计出超交联咪唑聚合物HCP-p-DCB，其独特的苯基/咪唑功能团与多级孔结构，为CR吸附提供了理想位点。

研究采用溶剂热法合成HCP-p-DCB，通过氮气吸附-脱附测定比表面积，结合扫描电镜表征形貌。采用单因素实验优化吸附参数，利用紫外分光光度法测定CR浓度。动力学分析采用准一级、准二级及颗粒内扩散模型，等温线拟合采用Langmuir和Freundlich模型，热力学参数通过Van't Hoff方程计算。动态吸附实验采用固定床柱装置。

吸附性能优化：在15 mg吸附剂、pH 8.7、298 K条件下，40分钟达到542.9 mg/g的饱和吸附量，150 rpm摇速促进传质。
动力学机制：准二级模型(R²=0.9996)表明化学吸附主导，颗粒内扩散模型揭示边界层扩散→孔隙填充→平衡的三阶段过程。
等温线与热力学：Langmuir模型拟合优度最高，证实单层吸附；ΔG⁰<0、ΔH⁰>0说明为自发放热过程。
动态吸附：Yan模型精准描述突破曲线，证实材料在连续流中的稳定性。
机理解析：FT-IR和XPS证实CR的萘环与聚合物的苯基产生π─π堆叠，偶氮键(-N=N-)作为电子受体与咪唑氮形成EDA相互作用。

该研究不仅阐明HCP-p-DCB的分子识别机制，更通过模拟纺织废水验证其工业化潜力。相比活性炭等传统吸附剂，其可调控的化学结构为定向设计污染物特异性材料提供范式，推动有机污染物治理从"广谱吸附"迈向"精准捕获"时代。