干法合成琥珀酸瓜尔胶及其高效吸附去除藏红-O染料的特性与应用研究

针对纺织废水中有毒阳离子染料藏红-O(Safranin-O)的污染问题，研究人员创新性地采用无溶剂碱基的干法合成琥珀酸瓜尔胶(GGS)，通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和碳-13核磁共振(13 C NMR)证实其与染料的强相互作用，实现113.64 mg/g的高吸附容量，且循环使用4次后效率仍超85%，为工业废水处理提供绿色可扩展方案。

　　

纺织工业排放的藏红-O(Safranin-O)染料对水体生态和人类健康构成严重威胁，其长期暴露可导致角膜损伤、皮肤刺激等危害。传统处理方法如膜过滤、臭氧化等存在二次污染或成本高昂的缺陷，而生物聚合物吸附剂因其环保特性成为研究热点。然而，天然瓜尔胶(GG)因缺乏功能基团导致吸附效率低下，纳米复合材料虽能提升性能却存在细胞毒性风险。这一矛盾促使研究人员寻求更安全高效的改性方案。

来自BARC（印度孟买）的研究团队在《Carbohydrate Polymers》发表研究，首次采用干法无碱工艺合成琥珀酸瓜尔胶(GGS)，通过优化反应温度(120°C)与时间(40分钟)获得取代度(DS)达1.05的高效吸附剂。研究运用FT-IR和¹³
C NMR解析吸附机制，结合伪二级动力学模型和等温线分析，证实GGS对藏红-O的吸附涉及边界层扩散与颗粒内扩散的协同作用。

关键技术方法

1. 干法酯化合成：以GG与琥珀酸酐(SA)1:1比例直接热反应
2. 结构表征：采用FT-IR、¹³
   C NMR、X射线衍射(XRD)和热重分析(TGA)
3. 吸附实验：两水平因子设计优化pH、温度等参数
4. 动力学分析：Langmuir和Freundlich等温线模型拟合

研究结果

1. GGS合成与表征：120°C反应40分钟获得DS=1.05的产物，FT-IR显示1720 cm^-1
   处新增羰基峰，¹³
   C NMR证实酯键形成。
2. 吸附性能：最大单层吸附容量达113.64 mg/g，超越多数报道材料；pH 8时去除率最高(94.6%)。
3. 机制解析：伪二级动力学(R²

0.99)表明化学吸附主导，颗粒内扩散模型揭示两阶段吸附过程。

1. 再生性能：0.1M NaOH解吸后，4次循环仍保持85%效率，SEM显示吸附后表面孔隙被染料填充。

结论与意义
该研究开创性地将干法合成策略应用于GGS制备，避免了传统方法中有机溶剂与碱催化剂的污染问题。GGS通过羧基与染料芳香环的π-π堆积作用实现高效吸附，其生物可降解特性解决了纳米复合材料的环境毒性隐患。研究为纺织废水处理提供了兼具经济性(原料成本降低30%)与可持续性的解决方案，尤其适用于发展中国家中小型印染企业的废水治理。未来通过官能团定向修饰，可进一步拓展其在重金属离子吸附领域的应用潜力。