腐植酸钠功能化超吸水性互穿网络水凝胶在水体系中对重金属和有机染料的协同修复研究

本文推荐一种基于腐植酸钠(HA)功能化的互穿聚合物网络(IPN)水凝胶(PAA-HA/P(AAm-co-VIm)/PVA)，通过共价交联和物理交联协同作用，实现对Pb2+、Cu2+和亚甲基蓝(MB)的高效同步吸附。该材料在三元体系中累计吸附量达107.03 mg·g-1，兼具Langmuir化学吸附机制和优异再生性能，为复杂废水处理提供新型解决方案。

　　

Highlight

成功制备的双组分IPN1（PVA/PAA-HA）和三组分IPN2（PVA/PAA-HA/P(AAm-co-VIm)）水凝胶，通过自由基水溶液聚合法与冻融技术构建。这种创新设计不仅为重金属和阳离子染料吸附提供了更多功能位点，还可精准调控比表面积、孔隙体积和热力学性能——这些特性共同决定了材料的吸附效能。

材料表征

基于我们前期工作，本研究重点分析了IPNs的热力学性质和BET比表面积。核磁共振(NMR)和傅里叶红外光谱(FTIR)清晰展示了聚合物的特征结构（详见支持信息）。IPN1和IPN2的FTIR谱图中，C=O键（1600-1709 cm^-1）和芳香族C=C键的特征峰证实了HA的成功嫁接。

结论

通过将超吸水性功能聚合物PAA-HA和P(AAm-co-VIm)整合到PVA网络中，不仅显著提升了重金属和染料的吸附性能，还实现了材料特性的可编程调控。IPN1在Pb²⁺吸附中展现93.12 mg·g^-1的优异容量，而IPN2对MB的吸附量更高达96.30 mg·g^-1。特别值得注意的是，IPN1在三元污染物体系中展现出107.03 mg·g^-1的累计吸附量，远超单一污染物体系，这为其在复杂废水处理中的应用提供了有力支撑。吸附过程遵循Langmuir等温模型，证实其化学吸附本质。这些热稳定性优异、可重复使用的IPN水凝胶，为可持续水处理技术开辟了新途径。