二乙烯基苯基聚合物高效吸附去除亮绿染料的实验与理论研究：环境修复新策略

本研究针对合成染料造成的水污染问题，开发了通过悬浮聚合法合成的聚二乙烯基苯（poly(DVB)）新型吸附剂，用于高效去除水体中的亮绿染料（BG）。研究通过FTIR、TGA、SEM等技术证实其多孔结构和热稳定性，在pH 7、298 K条件下实现97.4%的去除率，吸附过程符合准二级动力学和Langmuir模型，DFT计算揭示了π-π相互作用主导的化学吸附机制。该材料可循环使用4次，为工业废水处理提供了经济高效的解决方案。

　　

合成染料污染是当前全球水环境面临的严峻挑战，每年有近8万吨染料被排放到水体中，其中亮绿染料（Brilliant Green, BG）因其致癌性和难降解性备受关注。传统处理方法如膜过滤和氧化技术存在成本高、效率低等问题，而吸附法因其操作简单、成本低廉成为研究热点。然而，开发兼具高吸附容量和可重复使用性的新型吸附材料仍是领域内亟待突破的难题。

针对这一挑战，研究人员通过悬浮聚合法设计了一种基于二乙烯基苯的聚合物（poly(DVB)），系统评估了其对BG染料的去除效能。研究采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析官能团结构，热重分析（TGA）测定热稳定性，扫描电镜（SEM）观察形貌特征，Brunauer-Emmett-Teller（BET）法测定比表面积，并结合密度泛函理论（DFT）计算从原子尺度阐释吸附机制。

3.1 吸附剂表征
FTIR谱图显示poly(DVB)存在芳环振动特征峰（1594 cm^-1），证实其富含π电子的芳香结构。TGA表明材料在240°C以下保持稳定，BET测得249.47 m²/g的高比表面积，为染料吸附提供了充足活性位点。

3.2 吸附实验
在pH 7、298 K、120分钟条件下实现97.4%的去除率，吸附量达5.649 mg/g。零电荷点（PZC）测定为8.2，解释其在酸性条件下对阳离子染料的强吸附能力。温度升高至333 K时去除率提升至95.39%，证实吸附为吸热过程。

3.3 吸附机制
准二级动力学模型（R²=0.838）和Langmuir等温线（R²=0.97）表明单层化学吸附占主导。DFT计算显示BG以平行取向吸附于聚合物表面，吸附能-19.14 kJ/mol，HOMO-LUMO分布证实电子从聚合物向染料转移的π-π相互作用机制。

3.6 再生性能
0.5 M HCl洗脱后，材料经4次循环仍保持68.7%的去除率，优于多数报道的吸附剂。与活性炭（99%去除率需0.1 g剂量）相比，poly(DVB)仅需0.05 g即可达到相近效果，展现出显著的成本优势。

该研究不仅提供了一种去除效率达97.4%的新型吸附材料，更通过实验与理论计算的结合，首次阐明了poly(DVB)与BG染料间的电子转移机制。其可重复使用性和高热稳定性（耐温240°C）使其在工业废水处理中具有重要应用前景，为开发环境友好型吸附材料提供了新思路。研究结果发表于《RSC Advances》，为解决染料污染这一全球性环境问题贡献了创新性解决方案。