KCl改性海藻酸鈉微球的吸附性能

王禮，楊光，楊波，閆慧敏

KCl改性海藻酸鈉微球的吸附性能

王禮，楊光，楊波，閆慧敏

（上海理工大學(xué) 健康科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200093）

為了提高海藻酸鈉微球的吸附容量和脫色率。以海藻酸鈉為原料，共混聚乙烯醇、沸石制備得到一種海藻酸鈉微球，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行KCl改性，制備得到海藻酸鈉微球吸附劑KSPZ（KCl?SA?PVA?zeolite Microsphere）。通過(guò)單因素試驗(yàn)得到最佳吸附條件，對(duì)吸附前、后樣品進(jìn)行表征，并探究其吸附機(jī)理。得到KSPZ的最佳吸附條件，即pH值為9，吸附劑添加量為1 g/L，吸附時(shí)間為6 h，亞甲基藍(lán)（Methylene blue，MB）的初始質(zhì)量濃度為500 mg/L，此時(shí)吸附容量為426.63 mg/g，脫色率為85.33%。通過(guò)掃描電子顯微鏡觀察到MB被成功吸附在KSPZ表面，其傅里葉紅外光譜說(shuō)明KSPZ與MB之間存在氫鍵和靜電相互作用，且吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)、Langmuir型等溫吸附模型，表明其吸附過(guò)程為物理擴(kuò)散，并伴隨著化學(xué)吸附。KSPZ是一種穩(wěn)定性好、脫色率高的吸附劑，為海藻酸鈉復(fù)合材料在染料廢水處理中的應(yīng)用提供了理論指導(dǎo)。

氯化鉀；海藻酸鈉；沸石；吸附模型

隨著中國(guó)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的蓬勃發(fā)展和人民生活水平的日益提高，染料已被廣泛應(yīng)用于印染、紡紗、化學(xué)、食品加工等領(lǐng)域[1]。亞甲基藍(lán)（Methylene Blue，MB）是一種常見(jiàn)的陽(yáng)離子偶氮染料，該染料含有大量有機(jī)物，分解后會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有潛在致癌性的芳香胺類(lèi)化合物[2]。此外，亞甲基藍(lán)具有耐酸、耐堿、抗氧化、不易被生物降解等特點(diǎn)，人體接觸MB廢水后會(huì)產(chǎn)生嘔吐、休克、呼吸困難等不良反應(yīng)[3]，因而急需解決MB廢水的吸附問(wèn)題。

目前，常采用生物、化學(xué)、物理等方法來(lái)改善染料廢水，其中物理吸附法具有制備方法簡(jiǎn)單、可回收等優(yōu)點(diǎn)，從而被廣泛應(yīng)用。海藻酸鈉（Sodium Alginate，SA）是一種富含羥基、羧基的多糖類(lèi)化合物，其水溶液能與Ca（Ⅱ）配位，產(chǎn)生具有“蛋盒”構(gòu)型的不溶性凝膠吸附染料。海藻酸鈉微球存在機(jī)械強(qiáng)度低、吸附容量有限等缺點(diǎn)[4]，戴云飛等[5]通過(guò)加入聚乙烯醇來(lái)提高其機(jī)械強(qiáng)度；HONG等[6]、常國(guó)華等[7]利用共混沸石、膨潤(rùn)土、高嶺土等礦物吸附材料，通過(guò)增大其比表面積來(lái)提高吸附性能。通過(guò)以上物理共混改性方法，可以制備相對(duì)穩(wěn)定、可重復(fù)利用的吸附劑，但其吸附性能還有提升的空間。杜明陽(yáng)等[8]通過(guò)鉀改性制備得到K?MMT鉀改性蒙脫石粉，其吸附量為57.08 mg/g，比改性前提升了26.7%，由此證明通過(guò)K+交換改性可以進(jìn)一步提升吸附性能。

文中利用KCl改性制備海藻酸鈉微球吸附劑KSPZ，以脫色率、吸附容量為指標(biāo)，探究不同吸附劑添加量、pH值、MB初始質(zhì)量濃度、吸附時(shí)間等對(duì)吸附性能的影響。通過(guò)SEM、FTIR、BET、等溫吸附模型及動(dòng)力學(xué)模型探究其吸附機(jī)理，為KCl改性制備海藻酸鈉微球?qū)λ衼喖谆{(lán)的吸附應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與儀器

主要材料：海藻酸鈉、無(wú)水氯化鈣，分析純，上海麥克林生化科技有限公司；亞甲基藍(lán)（MB），上海展云化工有限公司；氯化鉀、聚乙烯醇（1750±50）、人造沸石，分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

主要儀器：Unic 7200型可見(jiàn)光分光光度計(jì)，上海巴玖實(shí)業(yè)有限公司；XM?400ULF恒溫超聲處理機(jī), 昆山小美超聲儀器有限公司；Scientz?25T真空凍干機(jī)，寧波新芝生物科技股份有限公司；LC?MSH?Pro磁力攪拌器，上海玉欣實(shí)業(yè)有限公司；YZ15蠕動(dòng)泵，上海嘉鵬科技有限公司產(chǎn)品；THZ?100恒溫培養(yǎng)搖床，上海一恒科學(xué)儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 改性海藻酸鈉微球的制備

稱取一定量海藻酸鈉（SA）、聚乙烯醇（PVA）和沸石粉末，并溶于100 mL去離子水中，以500 r/min的速度磁力攪拌10 min，使其完全混勻，然后超聲20 min以消除泡沫，即得到混合液。將蠕動(dòng)泵一端的橡皮管插入制備好的混合液中，另一端懸空置于盛有40 g/L CaCl2硼酸飽和溶液的燒杯上方，啟動(dòng)蠕動(dòng)泵，混合液通過(guò)重力逐滴滴入40 g/L CaCl2硼酸飽和溶液中，形成直徑為2～3 mm的凝膠微球。將凝膠微球在4 ℃下交聯(lián)8 h后，用去離子水洗滌數(shù)次后晾干，即得到SPZ（SA?PVA?Zeolite Microsphere）微球。

在30 ℃下反應(yīng)32 min后，棄去KCl溶液，回收其中的微球，用去離子水再次洗滌數(shù)次后，擦干備用[8]。將擦干后的微球置于?80 ℃冰箱中預(yù)凍4 h后，在真空凍干機(jī)中凍干12 h，即制備得到最優(yōu)條件下的KSPZ微球。

1.2.2 KSPZ的表征

通過(guò)全自動(dòng)比表面及孔隙度分析儀（BET），以BET法為基礎(chǔ)，得到KSPZ微球的比表面積和平均孔徑。通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）分別放大100和5 000倍，對(duì)KSPZ吸收亞甲基藍(lán)溶液前后的微觀形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。采用傅里葉紅外光譜儀（FTIR）分析KSPZ吸收亞甲基藍(lán)溶液前后官能團(tuán)的變化情況。將吸附前、后的KSPZ在40 ℃、120 min條件下烘干后粉碎，得到干燥的粉末。分別與KBr混合并研磨，再用壓片機(jī)處理，將得到的樣品在500～4 000 cm?1掃描區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)。

零電荷點(diǎn)的測(cè)定：取若干個(gè)50 mL錐形瓶，分別裝入20 mL NaCl溶液（0.01 mol/L），調(diào)節(jié)pH值（用0.1 mol/L HCl和NaOH）至2、3、4、5、6、7、8、9、10、11（記為pH0），各加0.02 g KSPZ微球，于搖床（298 K、150 r/min）中振蕩10 h后，測(cè)得pH*。以ΔpH（pH0?pH*）對(duì)pH0作圖，圖中ΔpH和pH0橫坐標(biāo)交點(diǎn)即為零電荷點(diǎn)（pHPZC）。

1.2.3 吸附條件對(duì)吸附性能的影響

將吸附容量e和脫色率作為判斷吸附劑性能的指標(biāo)。分別量取20 mL不同質(zhì)量濃度的亞甲基藍(lán)溶液，并加入0.02 g干燥的吸附劑置于100 mL錐形瓶中，于搖床（298 K，200 r/min）中震蕩6 h，經(jīng)離心后取1 mL上清液置于比色管，并稀釋10倍，靜置15 min，測(cè)定664 nm下的吸光度。依據(jù)亞甲基藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)曲線得出吸附平衡后的質(zhì)量濃度e，再由式（1）—（2）計(jì)算脫色率和吸附容量e[9]。分別通過(guò)單因素試驗(yàn)研究初始pH值、吸附劑添加量對(duì)KSPZ、SPZ吸附性能的影響。其中，吸附劑添加量指向一定體積的MB溶液中添加吸附劑的質(zhì)量。

(1)

(2)

式中：為亞甲基藍(lán)的脫色率，%；e為亞甲基藍(lán)吸附平衡后的質(zhì)量濃度，mg/L；o為亞甲基藍(lán)的初始質(zhì)量濃度，mg/L；e為吸附容量，mg/g；為亞甲基藍(lán)溶液的體積，L；為吸附劑的質(zhì)量，mg。

1.2.4 動(dòng)力學(xué)模型

稱取若干份0.02 g最優(yōu)條件（見(jiàn)1.2.1節(jié)）下制備的KSPZ微球于100 mL錐形瓶中，再量取20 mL質(zhì)量濃度為500 mg/L的亞甲基藍(lán)溶液，置于搖床，分別于298、308、318 K等3種不同溫度下以200 r/min的速度震蕩420 min。每隔30 min取樣測(cè)定該時(shí)間下剩余亞甲基藍(lán)溶液的質(zhì)量濃度，計(jì)算平衡吸附容量e和時(shí)間下的吸附容量Q。然后分別將測(cè)得的數(shù)據(jù)繪成曲線，以準(zhǔn)一級(jí)、準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)和粒子內(nèi)擴(kuò)散模型進(jìn)行擬合，分別見(jiàn)式（3）—（5）。

(3)

(4)

(5)

式中：Q為時(shí)間時(shí)的吸附容量，mg/g；為吸附時(shí)間，min；12i分別為一級(jí)速率常數(shù)、二級(jí)速率常數(shù)、粒子內(nèi)擴(kuò)散常數(shù)，min?1；為與邊界厚度有關(guān)的常數(shù)。

1.2.5 等溫吸附模型

稱取若干份0.02 g最優(yōu)條件（見(jiàn)1.2.1節(jié)）下制備的KSPZ微球于100 mL錐形瓶中，再量取20 mL一定質(zhì)量濃度（200、350、500、650、800 mg/L）的亞甲基藍(lán)溶液，分別于溫度298、308、318 K條件下，置于搖床中以200 r/min震蕩360 min后，測(cè)定剩余亞甲基藍(lán)溶液的質(zhì)量濃度，并計(jì)算平衡吸附容量e。然后分別根據(jù)Langmuir和Freundlich型等溫方程，對(duì)其進(jìn)行擬合，分別見(jiàn)式（6）—（7）。

(6)

(7)

式中：m為最大吸附容量，mg/g；L為L(zhǎng)angmuir常數(shù)，L/mg；為Freundlich常數(shù)；F為Freundlich吸附系數(shù)，mg/g。

2 結(jié)果與分析

2.1 反應(yīng)條件對(duì)吸附性能的影響

吸附劑KSPZ、SPZ對(duì)MB的吸附性能受到多種因素的影響，包括吸附劑添加量、pH值、時(shí)間、MB初始質(zhì)量濃度等，吸附性能以脫色率、吸附容量為指標(biāo)。經(jīng)過(guò)大量預(yù)實(shí)驗(yàn)，最終選擇吸附劑的添加量（均用質(zhì)量濃度表示）為0.5～2.5 g/L，探索2種不同吸附劑、在不同添加量范圍內(nèi)對(duì)吸附性能的影響，見(jiàn)圖1。

圖1 吸附劑添加量對(duì)吸附性能的影響

吸附劑的添加量會(huì)影響吸收特性，尤其對(duì)吸附容量的影響較大。當(dāng)2種吸附劑的質(zhì)量濃度均為0.5～2.5 g/L時(shí)，吸附容量隨著吸附劑添加量的增加逐步降低。根據(jù)式（2）可知，當(dāng)保持恒定，隨著的增大，整體吸附容量會(huì)隨之減小。脫色率則相反，當(dāng)吸附劑的質(zhì)量濃度增加至1 g/L時(shí)趨于平緩。這是由于吸附劑表面含有大量的吸附活性位點(diǎn)，隨著添加量的增加吸附位點(diǎn)也不斷增加，更利于吸附，一旦達(dá)到飽和時(shí)便趨于平穩(wěn)。綜合考慮2種指標(biāo)及成本，這里將質(zhì)量濃度1 g/L作為最佳值，該結(jié)果與湯琪等[10]的研究類(lèi)似。

溶液pH值的改變會(huì)使體系發(fā)生質(zhì)子化，從而在一定程度上加強(qiáng)或抑制吸附劑對(duì)陽(yáng)離子染料MB的吸附。將MB溶液的pH值分別調(diào)為3～11進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖2。在pH值為3～9時(shí)，不同吸附劑的吸附容量和脫色率均隨著pH的增加而增加。當(dāng)pH為9時(shí)達(dá)到頂峰，隨后略有下降。故這里將pH=9作為最佳值。將2種吸附劑進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)（見(jiàn)圖1—2），經(jīng)KCl改性后吸附劑KSPZ在質(zhì)量濃度為1 g/L、pH為9時(shí)，吸附性能比未經(jīng)改性的SPZ表現(xiàn)優(yōu)異，其吸附容量由372.93 mg/g提升到426.63 mg/g，而脫色率由74.67%提高到85.33%。KSPZ的吸附容量提高了約14.40%，說(shuō)明經(jīng)KCl改性具有一定作用。

吸附劑在pH值為酸性時(shí)吸附性能較弱，這是由于吸附劑中—OH與溶液中H+發(fā)生了中和反應(yīng)，從而搶奪了吸附劑中與MB結(jié)合的位點(diǎn)，產(chǎn)生了競(jìng)爭(zhēng)性吸附，從而導(dǎo)致pH值為3時(shí)的吸附性能較差。隨著pH值的增大，逐漸去質(zhì)子化，溶液中的H+逐漸減少，且吸附劑與陽(yáng)離子染料MB產(chǎn)生了靜電吸引，使競(jìng)爭(zhēng)性吸附作用減弱，促進(jìn)了它對(duì)MB的吸附[11]。由圖3可知，通過(guò)KSPZ的零電荷點(diǎn)（pHPZC）可以進(jìn)一步分析其機(jī)理，計(jì)算得到pHPZC為5.6。當(dāng)MB溶液的pH＜5.6時(shí)，吸附劑KSPZ的表面材料帶正電荷，與陽(yáng)離子染料相斥。當(dāng)MB溶液的pH＞5.6時(shí)，吸附劑KSPZ的表面材料帶負(fù)電荷，通過(guò)靜電吸引力更易與陽(yáng)離子結(jié)合，故吸附劑更易與染料MB結(jié)合[12]。當(dāng)pH增加到9后，溶液中陽(yáng)離子濃度較高，易與MB染料相結(jié)合，降低了吸附劑與染料結(jié)合的機(jī)會(huì)，從而抑制了吸附反應(yīng)。

圖2 pH值對(duì)吸附性能的影響

圖3 KSPZ在不同pH值下的零電荷點(diǎn)

2.2 吸附動(dòng)力學(xué)模型

為了進(jìn)一步探究KSPZ微球?qū)θ玖螹B的吸附過(guò)程和機(jī)理，分別采用吸附動(dòng)力學(xué)模型，分析3種不同溫度（298、308、318 K）下吸附劑KSPZ在不同吸附時(shí)間下對(duì)吸附容量的影響，見(jiàn)圖4。根據(jù)式（3）—（5）分別對(duì)3種模型進(jìn)行擬合，結(jié)果見(jiàn)圖5、表1、表2。

圖4 吸附時(shí)間對(duì)KSPZ微球吸附性能的影響

由圖4可以看出，隨著吸附時(shí)間的延長(zhǎng)，吸附容量呈現(xiàn)先快速增長(zhǎng)而后趨于平緩的趨勢(shì)。說(shuō)明KSPZ先對(duì)MB進(jìn)行快速吸附，隨后逐漸達(dá)到慢速平衡吸附階段[13-14]。在0～180 min快速吸附階段，吸附反應(yīng)剛開(kāi)始進(jìn)行，溶液中剩余的MB較多，正好與吸附劑表面存在的大量吸附位點(diǎn)結(jié)合，達(dá)到了快速吸附的效果；在180～360 min慢速吸附階段，大部分位點(diǎn)被逐漸覆蓋，達(dá)到飽和，吸附達(dá)到平衡。KSPZ在340 min左右時(shí)即達(dá)到吸附平衡，比起初提高了近1倍的吸附容量。

由表1可知， KSPZ的吸附行為在3種不同溫度下均符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型（2>0.97），其理論e與實(shí)測(cè)e更貼近，代表該吸附主要受到化學(xué)吸附的影響，且共存物理擴(kuò)散[15]。由表2中粒子內(nèi)擴(kuò)散模型可知，在3種不同溫度下，與快速吸收階段（0～180 min）相比，慢速平衡吸收階段（180～360 min）中顆粒內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)i變小，而擴(kuò)散邊界層變大。說(shuō)明KSPZ的吸附位點(diǎn)隨著吸附時(shí)間的增加，逐漸被MB占據(jù)，導(dǎo)致擴(kuò)散邊界層變大，從而增大了擴(kuò)散阻力，故吸附速率減緩，直至平衡。

圖5 KSPZ在298、308、318 K下的一級(jí)、二級(jí)和粒子內(nèi)擴(kuò)散模型擬合曲線

表1 動(dòng)力學(xué)模型擬合數(shù)據(jù)

Tab.1 Dynamic model fitting data

表2 粒子內(nèi)擴(kuò)散模型擬合數(shù)據(jù)

Tab.2 Intraparticle diffusion model fitting data

2.3 等溫吸附模型

為了進(jìn)一步探究KSPZ微球?qū)θ玖螹B的吸附過(guò)程和機(jī)理，分別采用等溫吸附模型分析3種不同溫度、不同MB初始質(zhì)量濃度對(duì)吸附性能的影響，見(jiàn)圖6。根據(jù)式（6）—（7）分別對(duì)上述2種模型進(jìn)行擬合，結(jié)果見(jiàn)圖7和表3。

由圖6可知，在3種不同溫度下，吸附容量與初始質(zhì)量濃度成正比。這是由于溶液?jiǎn)挝惑w積中含有MB量越多，KSPZ表面與MB接觸的質(zhì)量濃度梯度也越大，從而增加了吸附驅(qū)動(dòng)力，有利于吸附[16]。

由表3可知，3種不同溫度下KSPZ的吸附行為更符合Langmuir等溫吸附（2>0.99）。說(shuō)明可以用Langmuir等溫吸附模型來(lái)準(zhǔn)確描述KSPZ吸附MB，其吸附過(guò)程為物理擴(kuò)散，并伴隨著化學(xué)吸附，且0

圖6 不同MB初始質(zhì)量濃度對(duì)KSPZ吸附性能的影響

圖7 KSPZ在298、308、318 K下的Langmuir和Freundlich模型擬合曲線

表3 不同吸附模式下的數(shù)據(jù)參數(shù)記錄

Tab.3 Data parameter records under different adsorption modes

2.4 KSPZ微球的表征

2.4.1 掃描電子顯微鏡

為了進(jìn)一步探究KSPZ微球?qū)喖谆{(lán)溶液的吸附機(jī)理，分別取吸附前、后的干燥微球進(jìn)行掃描電子顯微鏡觀察，先放大100倍觀察其整體表觀形貌，再放大5 000倍觀察其局部形貌[17-18]。

由圖8a可以看出，吸附前KSPZ表面非常粗糙，整體呈現(xiàn)出嚴(yán)重的褶皺花紋，為吸附MB提供了較多的吸附位點(diǎn)。由圖8b觀察發(fā)現(xiàn)，吸附后KSPZ表面在放大100倍時(shí)并未發(fā)生明顯變化，故對(duì)吸附前、后KSPZ表面進(jìn)行放大觀察。由圖8c可見(jiàn)，吸附前KSPZ表面形成了凹凸不平、較深的孔道，提高了物理驅(qū)動(dòng)力，使MB分子更易達(dá)到吸附位點(diǎn)，從而提高了吸附效率[19]。對(duì)比圖8c—d發(fā)現(xiàn)，吸附后其表面孔道上附著了大量網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，說(shuō)明MB被成功吸附在KSPZ微球表面，達(dá)到了吸附效果。

2.4.2 傅里葉紅外光譜掃描

為了探究KSPZ微球吸附前和吸附后的機(jī)理，分別對(duì)樣品進(jìn)行傅里葉紅外光譜掃描，其譜圖見(jiàn)圖9。

從總體來(lái)看，吸附前、吸附后KSPZ的結(jié)構(gòu)并未發(fā)生顯著區(qū)別。KSPZ吸附MB前，在3 415 cm?1處對(duì)應(yīng)的較寬的峰是由KSPZ微球中SA、PVA、水分子表面的—OH的伸縮振動(dòng)引起的，吸附后向3 423 cm?1處紅移。這主要由—OH與硼酸交聯(lián)所致，因此酚類(lèi)—OH在吸附過(guò)程中起著重要作用[20]。在1 653 cm?1和1 430 cm?1處對(duì)應(yīng)的分別為KSPZ微球和SA表面—COO—的對(duì)稱及不對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，該峰為羧酸二聚物的特征吸收峰。說(shuō)明KSPZ微球中的—COO—在復(fù)合過(guò)程中參與了靜電反應(yīng)[21]，而1 008 cm?1處是C—O—C的特征吸收峰。綜上說(shuō)明，微球中的主要成分為海藻酸鈉，且吸附后吸收峰變大、峰形變窄，表明KSPZ與MB之間主要為物理吸附過(guò)程。

圖8 KSPZ吸附前、后的掃描電鏡圖

2.4.3 比表面積及孔徑分析

為了探究KSPZ微球的吸附性能，利用全自動(dòng)比表面及孔隙度分析儀進(jìn)行分析，得到氮?dú)馕?解吸曲線及孔徑分布，見(jiàn)圖10。

圖9 KSPZ吸附前、后紅外光譜圖

圖10 KSPZ氮?dú)馕?解吸曲線及孔徑分布

由圖10a可知，KSPZ微球的氮?dú)馕?解吸曲線具有滯后環(huán)，且滯后環(huán)為H3型，此為Ⅳ型吸附曲線，說(shuō)明KSPZ是一種介孔材料。這是由于KSPZ中加入了沸石這種黏土礦物，使其內(nèi)部產(chǎn)生了狹縫型孔隙[22]。根據(jù)孔徑分布計(jì)算得出其孔徑集中分布于介孔的范圍內(nèi)（2～50 nm），且KSPZ的平均孔徑為5.889 3 nm，進(jìn)一步反映KSPZ屬于介孔材料，見(jiàn)圖10b。KSPZ具有較大的比表面積，這為吸附MB提供了合適的吸附位點(diǎn)，從而利于吸附反應(yīng)的發(fā)生。

3 結(jié)語(yǔ)

以亞甲基藍(lán)模擬染料廢液，探究了KCl改性海藻酸鈉微球的吸附性能，通過(guò)吸附實(shí)驗(yàn)測(cè)定了吸附容量和脫色率，并進(jìn)行了表征及模型分析，得到以下結(jié)論。

1）當(dāng)吸附劑的質(zhì)量濃度為1 g/L，MB溶液pH值為9，初始質(zhì)量濃度為500 mg/L，吸附時(shí)間為6 h時(shí)，KSPZ的吸附容量為426.63 mg/g，脫色率為85.33%，比改性前SPZ微球的吸附容量提升了約14.40%，說(shuō)明KSPZ微球可以較好地吸附MB溶液。

2）通過(guò)掃描電子顯微鏡觀察KSPZ吸附前后的微觀結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)亞甲基藍(lán)被成功吸附在SPZ表面。通過(guò)FTIR證明，SPZ表面與MB之間存在氫鍵及靜電相互作用。通過(guò)比表面積及孔徑分析發(fā)現(xiàn)，KSPZ微球的吸附過(guò)程符合Ⅳ型吸附曲線，反映KSPZ為介孔材料，利于吸附反應(yīng)的發(fā)生。通過(guò)分析零電荷點(diǎn)（pHPZC）發(fā)現(xiàn)，MB溶液的pH＞5.6時(shí)，吸附劑更易與染料MB結(jié)合。

3）吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)、Langmuir型等溫吸附模型，表明吸附過(guò)程為物理擴(kuò)散，并伴隨化學(xué)吸附。

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Adsorption Properties of KCl-modified Sodium Alginate Microspheres

WANG Li,YANG Guang,YANG Bo,YAN Hui-min

(School of Health Science and Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)

This paper aims to improve the adsorption capacity and decolorization rate of sodium alginate microspheres. Sodium alginate microspheres were prepared by blending polyvinyl alcohol and zeolite with sodium alginate as raw materials. On this basis, KSPZ (KCl-SA-PVA-zeolite microsphere) microspheres were modified by KCl. The optimal adsorption conditions were obtained by single factor test, and the samples were characterized before and after adsorption and the adsorption mechanism was explored. The results showed that the optimal adsorption conditions of KSPZ were as follows: pH 9, adsorption amount 1 g/L, adsorption time 6 h, initial mass concentration of MB (Methylene blue) 500 mg/L, adsorption capacity 426.63 mg/g, decolorization rate 85.33%. SEM showed that MB was successfully adsorbed on SPZ surface. FTIR showed that there were hydrogen bonds and electrostatic interactions between KSPZ and MB. The adsorption process followed quasi-second-order kinetics and Langmuir isothermal adsorption model, which indicated that the adsorption process was physical diffusion accompanied by chemical adsorption. KSPZ is an adsorbent with good stability and high decolorization rate, which provides guidance for the application of sodium alginate composite materials in the treatment of dye wastewater.

potassium chloride; sodium alginate; zeolite; adsorption model

TQ424

A

1001-3563(2022)13-0079-09

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.13.010

2021?12?02

王禮（1996—），女，上海理工大學(xué)碩士生，主攻食品生物技術(shù)。

楊光（1965—），男，上海理工大學(xué)副教授，主要研究方向?yàn)槭称飞锛夹g(shù)。

責(zé)任編輯：彭颋