羧甲基纤维素/罗望子胶复合水凝胶的绿色设计及其对水体染料的高效去除机制研究

针对废水有毒染料治理难题，研究人员开发了羧甲基纤维素(CMC)/罗望子胶(TKP)三维交联水凝胶，通过FTIR、XRD、FESEM等多维表征证实其1508%溶胀率，对玫瑰红(RB)和亚甲蓝(MB)吸附量分别达353.0 mg/g和404.8 mg/g，符合Langmuir单层吸附模型，热力学显示自发放热过程(ΔGθ=-4.492/-4.478 kJ/mol)，为废水处理提供可重复使用的环保解决方案。

　　

这项突破性研究构建了基于生物聚合物的三维交联水凝胶系统，将羧甲基纤维素(CMC)与罗望子胶(TKP)通过绿色工艺复合，形成具有超强溶胀性能(1508%)的多孔网络结构。傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)揭示了分子间氢键交联机制，场发射扫描电镜(FESEM)直观展示了其分级多孔形貌。

针对阳离子染料亚甲蓝(MB)和阴离子染料玫瑰红(RB)，该水凝胶展现出非凡的吸附性能：最大吸附量分别达404.8 mg/g和353.0 mg/g。动力学研究表明吸附过程符合准二级动力学模型，等温线拟合证实符合Langmuir单层吸附机制。热力学参数(ΔG^θ=-4.492/-4.478 kJ/mol，ΔH^θ<0)证实该过程为自发放热反应。

特别值得注意的是，该材料在多种环境条件下(pH/离子强度/温度)保持稳定吸附性能，且经过五次循环使用后仍保持90%以上效率。热重分析(TGA)显示其热稳定性达200°C，为实际废水处理应用提供了可靠保障。这项研究为开发低成本、可生物降解的染料吸附剂提供了新思路。