Zr-Ce嵌入氧化石墨烯/氧化镁负载壳聚糖复合材料的制备及其对水中孔雀石绿的高效去除研究

为解决印染废水中高致癌性合成染料污染问题，研究人员成功开发了氧化石墨烯(GO)和氧化镁(MgO)负载壳聚糖(CS)并与锆-铈(Zr-Ce)双金属交联的GOMCZC复合材料。该材料对孔雀石绿(MG)表现出优异吸附性能(47.50 mg/g)，符合Langmuir模型(r=0.997)，通过氢键/静电/π-π相互作用实现可循环吸附，为水处理提供了新型环保解决方案。

　　

这项研究创新性地采用原位合成法构建了锆-铈(Zr-Ce)双金属嵌入的氧化石墨烯(GO)/氧化镁(MgO)负载壳聚糖(CS)复合材料(GOMCZC)。通过EDAX元素分析、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)等表征手段，证实了材料中Zr-Ce的成功掺杂及其表面丰富的功能基团。

在优化实验条件下(吸附剂用量0.1 g、MG初始浓度100 mg/L、震荡时间40 min)，GOMCZC对致癌染料孔雀石绿(MG)展现出47.50 mg/g的最大吸附容量。热力学分析显示，ΔH^°为0.45 kJ/mol的正值、ΔS^°达1.15 J/mol/K，且ΔG^°始终为负值，证实该吸附是自发的吸热过程。动力学研究遵循伪二级模型，吸附机制涉及氢键作用、静电吸引和π-π堆叠相互作用。

特别值得注意的是，这种新型复合材料在真实环境条件下仍保持优异性能，且经过5次再生循环后吸附效率未见明显下降，为工业废水处理提供了兼具高效性和经济性的解决方案。