利用黄原胶接枝聚(丙烯酰胺-衣康酸-丙烯酸)/TiO?纳米复合水凝胶去除水溶液中的孔雀石绿染料：动力学、等温线及热力学研究

《BMC Chemistry》：Removal of malachite green dye from aqueous solutions using xanthan gum-grafted-poly(acrylamide-co-itaconic acid-co-acrylic acid)/TiO? nanocomposite hydrogel: kinetic, isotherm, and thermodynamic studies

　　

摘要

合成染料造成的水污染是一严重的环境问题，亟需高效且可持续的处理方法。本研究开发了一种新型纳米复合水凝胶，以黄原胶为基底，接枝聚(丙烯酰胺-共-衣康酸-共-丙烯酸)，并加入二氧化钛纳米颗粒作为增强剂（XG-g-P(AAm-IA-AAc)/TiO?），用于去除孔雀石绿。该材料通过自由基接枝共聚法制备，通过FT-IR、XRD、FE-SEM、TGA和BET分析对其进行了表征，证实了接枝反应的成功以及锐钛矿型TiO?的掺入。加入TiO?后，材料的比表面积从0.22显著增加到8.19 m2 g?1。在最佳条件下（0.05 g/10 mL，pH 8，180分钟，200 mg L?1，25°C），该吸附剂可实现99%的孔雀石绿去除率，最大吸附容量为39.23 mg g?1。吸附过程遵循伪二级动力学规律（R2 = 0.9997），同时符合弗罗因德利希等温线方程（R2 = 0.9286），表明物质在异质表面上发生了多层吸附。热力学分析显示该过程是自发的且属于吸热反应。该吸附剂具有较好的重复使用性，经过六次循环后仍能保持76.1%的吸附容量，六个月后的稳定性超过90%。总体而言，这种环保型纳米复合材料有望用于工业废水处理。

图表摘要

合成染料造成的水污染是一严重的环境问题，亟需高效且可持续的处理方法。本研究开发了一种新型纳米复合水凝胶，以黄原胶为基底，接枝聚(丙烯酰胺-共-衣康酸-共-丙烯酸)，并加入二氧化钛纳米颗粒作为增强剂（XG-g-P(AAm-IA-AAc)/TiO?），用于去除孔雀石绿。该材料通过自由基接枝共聚法制备，通过FT-IR、XRD、FE-SEM、TGA和BET分析对其进行了表征，证实了接枝反应的成功以及锐钛矿型TiO?的掺入。加入TiO?后，材料的比表面积从0.22显著增加到8.19 m2 g?1。在最佳条件下（0.05 g/10 mL，pH 8，180分钟，200 mg L?1，25°C），该吸附剂可实现99%的孔雀石绿去除率，最大吸附容量为39.23 mg g?1。吸附过程遵循伪二级动力学规律（R2 = 0.9997），同时符合弗罗因德利希等温线方程（R2 = 0.9286），表明物质在异质表面上发生了多层吸附。热力学分析显示该过程是自发的且属于吸热反应。该吸附剂具有较好的重复使用性，经过六次循环后仍能保持76.1%的吸附容量，六个月后的稳定性超过90%。总体而言，这种环保型纳米复合材料有望用于工业废水处理。

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