氨基表面功能化废砖粉用于从水溶液中高效吸附去除阳离子染料

《ChemistrySelect》：Surface Functionalization of Waste Brick Powder With Amine Groups for High-Performance Adsorptive Removal of Cationic Dyes From Aqueous Solutions

　　

摘要

本研究利用氨丙基三甲氧基硅烷（APTMS）对废砖粉（WBP）进行功能化改性，引入氨基官能团，制备得到NH₂-WBP，以提高其对结晶紫（CV）的吸附性能。采用多种技术手段对所得吸附剂进行了全面的表征。通过间歇吸附实验，研究了接触时间（30–120 min）、溶液pH值（2–12）、吸附剂投加量（0.01–0.4 g）、初始染料浓度（5–25 mg L^?1）及温度（15°C–50°C）对CV去除效果的影响。在最佳条件下，即pH为7、吸附剂投加量为0.25 g、CV浓度为10 mg/L、接触时间为60 min时，功能化废砖粉（NH₂-WBP）实现了99.96%的优异去除效率。吸附动力学采用准一级动力学、准二级动力学、Elovich方程及颗粒内扩散模型进行分析。其中，准二级动力学模型与实验数据的拟合效果最佳（R² = 0.9965），表明吸附速率主要受表面相互作用控制，NH₂-WBP对CV的最大吸附量为2.96 mg g^?1。平衡数据采用Langmuir、Freundlich、Temkin及Dubinin–Radushkevich等温线模型进行评价。其中，Dubinin–Radushkevich模型的相关性最高（R² = 0.9947），所需吸附能最高（1.0584 mg g^?1）。热力学参数表明，该吸附去除过程为自发且吸热的。

图形摘要

本研究成功利用氨基对废砖粉进行功能化改性，开发了一种用于去除水溶液中阳离子染料的可持续、高性能吸附剂。表面氨基化处理引入了丰富的活性吸附位点，显著增强了静电相互作用和吸附容量。该功能化材料表现出快速的吸附动力学特性、优异的再生性能，以及在可持续废水处理领域作为经济型吸附剂的应用前景。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

有兴趣的相关方可以向通讯作者申请获取本研究中使用的数据集。