基于三蝶烯的可回收寡聚物用于选择性阳离子染料吸附及其环境修复应用

本研究针对水体中染料污染问题，合成了两种具有高比表面积（509 m2 g?1）的三蝶烯基多孔寡聚物TP1和TP2。实验表明TP1对阳离子染料甲基蓝(MEB)和罗丹明B(RB)具有超快吸附能力（20分钟去除率＞80%），最大吸附容量分别达283 mg g?1和654 mg g?1，且能选择性分离混合染料体系。材料经五次循环使用仍保持稳定性能，为工业废水处理提供了新型绿色吸附剂方案。

　　

随着纺织印染行业的快速发展，工业废水中染料的污染已成为严峻的环境问题。特别是阳离子染料因其水溶性强、化学稳定性高，传统处理方法难以有效去除，易在生态系统中积累并产生毒性效应。现有吸附材料普遍存在吸附容量低、选择性差、再生困难等瓶颈，开发兼具高效吸附性能和可循环使用的新型多孔材料迫在眉睫。

在此背景下，Panjab大学的Meha Bhargava和Jyoti Agarwal团队在《Reactive and Functional Polymers》发表研究，通过在水相中成功合成两种基于三蝶烯（triptycene）结构的多孔寡聚物TP1和TP2。该材料凭借三蝶烯独特的刚性三维空间结构，形成具有高比表面积（达509 m² g^?1）和发达孔道（孔容0.64 cm³ g^?1）的稳定多孔体系，为染料分子提供了大量结合位点。

研究人员采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、氮气吸附-脱附等温线（BET法）、扫描电子显微镜（SEM）等技术对材料进行系统表征。通过批量吸附实验考察材料对甲基蓝（Methylene Blue, MEB）和罗丹明B（Rhodamine B, RB）的吸附性能，并利用紫外-可见分光光度法（UV-Vis）定量分析吸附过程。

吸附动力学与容量研究

TP1展现出卓越的吸附速率，仅需20分钟即可去除80%的MEB和78%的RB（初始浓度5 mg L^?1，吸附剂用量2 mg）。准二级动力学模型拟合表明化学吸附主导该过程。TP1对MEB和RB的最大吸附容量分别达283 mg g^?1和654 mg g^?1，TP2则分别为278 mg g^?1和649 mg g^?1，显著高于多数报道的吸附材料。

选择性吸附性能

在MEB与阴离子染料甲基橙（Methyl Orange）的二元混合体系中，TPs材料选择性吸附阳离子染料，吸附效率超过90%。这种选择性源于材料表面负电性与阳离子染料间的静电相互作用，以及三蝶烯骨架与染料分子的π-π堆叠效应。

循环再生能力

经过五次吸附-解吸循环后，TPs仍保持初始吸附容量的95%以上。乙醇洗涤可有效脱附染料分子，且材料结构经FT-IR验证保持稳定，证明其优异的可重复使用性。

该研究通过分子设计构建了新型三蝶烯基吸附材料，解决了传统吸附剂对阳离子染料选择性差、再生困难的核心问题。材料在极低用量下实现高速率、高容量吸附，且具备良好的循环稳定性，为工业废水深度处理提供了技术可行、经济环保的解决方案。其选择性吸附机制对开发靶向污染物去除材料具有重要指导意义，推动了功能化聚合物在环境修复领域的应用创新。