赤泥-壳聚糖复合物：发展中国家工业废料资源化与染料污染控制的低成本解决方案

本研究针对纺织工业染料废水污染问题，开发了一种新型赤泥(RM)-壳聚糖(CS)复合吸附剂CS-4。通过热解煅烧(600°C)、乙酸蚀刻和戊二醛交联的协同活化策略，该材料展现出对刚果红(CR)染料的卓越去除效率(98.36%)和高吸附容量(684.79 mg/g)。Freundlich等温线(R2=0.9895)和准二级动力学(R2=0.9858)证实其多层化学吸附特性，BET比表面积达39.53 m2/g，5次循环后仍保持92%效率。该研究为工业废料资源化与染料污染治理提供了双重环境效益方案。

　　

纺织工业每年排放超过30万吨含染料废水，其中刚果红(CR)等偶氮染料在厌氧条件下会降解为致癌物苯胺，对水生生态系统和人类健康构成严重威胁。传统吸附剂如活性炭存在成本高、再生困难等问题，而氧化铝工业副产物赤泥(RM)全球年产量超1.5亿吨，其强碱性和重金属含量又带来新的环境风险。如何实现"以废治废"成为环境科学领域的重要命题。

贵州某工业沉积场的研究人员创新性地将赤泥与壳聚糖复合，开发出CS-4复合材料。通过热解活化、乙酸蚀刻和戊二醛交联的三步协同改性策略，材料形成了分级多孔结构。研究采用SEM观察形貌特征，BET测定比表面积，并结合等温吸附、动力学和热力学分析揭示作用机制。实验选用中国贵阳的工业赤泥和中等分子量壳聚糖(脱乙酰度≥85%)作为原料。

形态学分析显示，原始赤泥呈颗粒聚集形成的多孔结构，而复合后材料表面粗糙度显著增加，这为染料分子提供了更多结合位点。吸附性能研究发现CS-4对CR的去除率高达98.36%，吸附容量达684.79 mg/g，远优于单一组分材料。机理研究表明：Freundlich等温线模型(R²=0.9895)拟合最佳，证实存在多层吸附；准二级动力学(R²=0.9858)说明以化学吸附为主，包括静电吸引、氢键、π-π作用和孔隙扩散等多重机制；热力学参数ΔG<0和ΔH>0证实过程为自发的吸热反应。稳定性测试显示材料经5次再生后效率仍保持92%，BET比表面积稳定在39.53 m²/g。

该研究的创新点在于利用壳聚糖溶解产生的原位乙酸同时作为造孔剂和赤泥活化剂，而戊二醛交联则增强了机械稳定性。这种"一石二鸟"的策略不仅解决了染料污染问题，还为赤泥资源化提供了新思路，符合循环经济原则。论文成果发表在《Journal of the Indian Chemical Society》，由贵州的研究团队完成，作者包括Hongyan Yang、Wei Yu等，研究得到贵州省科技计划等项目资助。这项工作为发展中国家工业废料增值利用和环境污染治理提供了可推广的技术模板，其多层吸附机制研究也为设计新型复合吸附剂提供了理论参考。