柠檬酸交联纤维素-壳聚糖铜(II)席夫碱复合材料的制备及其对甲基橙的高效吸附性能研究

针对工业废水中难降解有机染料污染问题，研究人员开发了柠檬酸交联纤维素-壳聚糖铜(II)席夫碱复合材料(CA@CL/CS-CuSB)，通过FT-IR、XRD和SEM等技术表征证实其结构稳定性，实验显示该材料对甲基橙(MO)的吸附量达666.66 mg/g，去除率96.7%，且可重复使用6次以上，为水处理提供了高效环保的吸附剂解决方案。

　　

随着纺织、印染等工业的快速发展，含有偶氮结构的有机染料废水已成为威胁生态环境和人类健康的重大隐患。这类染料不仅具有致癌性、致突变性，还会阻碍水体光合作用，破坏生态平衡。传统处理方法面临成本高、二次污染等问题，而生物基吸附材料如壳聚糖(CS)和纤维素(CL)虽具环保优势，却存在机械强度低、酸性条件下溶解等缺陷。

针对这一挑战，印度科学与工业研究理事会(DST-ANRF)支持的团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表研究，通过柠檬酸(CA)交联技术将纤维素、壳聚糖与铜(II)席夫碱(CuSB)复合，成功制备出新型吸附材料CA@CL/CS-CuSB。研究采用一锅法合成策略，结合FT-IR光谱分析、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等表征手段，系统评估了材料对甲基橙(MO)的吸附性能。

材料表征
FT-IR谱图显示3444 cm^-1
处羟基(O-H)特征峰，1635 cm^-1
处亚胺键(C=N)证实席夫碱形成，1078 cm^-1
的C-O-C振动表明多糖骨架完整。XRD图谱显示结晶度变化，SEM观察到材料表面粗糙度增加，这些特征共同提升了吸附性能。

吸附性能
在pH=4、MO浓度70 mg/L条件下，材料0.02 g剂量110分钟内实现96.7%去除率。动力学符合伪二级模型(PSO)，等温线拟合Langmuir模型，理论最大吸附量达666.66 mg/g，显著高于同类材料。热力学参数ΔG⁰
<0证实过程自发，ΔH⁰

0表明吸热特性。

机理分析
吸附主要通过氢键、n-π堆积、π-π作用和静电吸引协同实现。特别值得注意的是，铜(II)的引入不仅增强了材料稳定性，其空d轨道还可与MO的磺酸基形成配位作用。

循环稳定性
经过6次吸附-脱附循环后，FT-IR和SEM显示材料化学结构与形貌保持完好，XRD证实晶体结构未破坏，证明交联网络有效防止了酸性溶解问题。

该研究突破性地解决了生物基吸附材料的应用瓶颈，开发的CA@CL/CS-CuSB兼具高效吸附与循环使用特性，其666.66 mg/g的吸附容量创下同类材料新高。工作为设计多功能环境修复材料提供了新思路，特别适用于含磺酸基团染料的深度处理。作者Aliakbar Dehno Khalaji和Waheed Ahmad Khanday强调，这种绿色合成策略可扩展至其他重金属-生物高分子体系，在工业废水治理领域具有广阔应用前景。