合理设计的可回收海藻酸盐复合水凝胶珠，用于从合成废水中去除阳离子和阴离子染料

《Journal of Polymer Science》：Rationally Designed Recyclable Alginate Composite Hydrogel Beads to Remove Cationic and Anionic Dyes From Synthetic Wastewater

藻酸盐复合水凝胶珠（ACHBs）高效吸附甲基橙（阳离子）和刚果红（阴离子）染料，通过FTIR、XRD等表征证实材料结构及Zr??增强性能，最优吸附容量MB 47.8 mg/g、CR 32.5 mg/g，吸附机制为静电吸引与β-环糊精包合，过程自发且可重复利用。

　　

摘要

快速的工业化进程导致了大量含有染料的废水排放，引发了严重的环境问题。为了解决这一问题，本研究重点开发了一种环保、设计合理的海藻酸盐基复合水凝胶珠（ACHBs），用于高效去除水溶液中的阳离子染料（亚甲蓝，MB）和阴离子染料（刚果红，CR）。通过FTIR、XRD、SEM–EDX、BET、TGA和XPS等分析方法对ACHBs进行了合成和全面表征，以确认其结构和组成。通过批量吸附实验，在不同条件下（包括吸附剂用量、染料浓度、接触时间、pH值和温度）评估了其染料去除效率。在pH值为7.0时，ACHBs对MB的吸附容量达到47.8 mg g^?1；在pH值为4.5时，对CR的吸附容量达到32.5 mg g^?1，此时吸附剂用量为50 mg，接触时间为90分钟。通过将复合组分与Zr⁴⁺离子结合并交联，提高了ACHBs的机械强度和性能。两种染料的去除机制不同：MB主要通过静电作用被吸附，而CR则通过β-环糊精的客体-主体包合作用被捕获。吸附过程是吸热的且自发的，Langmuir等温线和伪二级模型能够很好地拟合实验数据。再生实验表明该材料可重复使用多次，显示出在可持续水处理方面的潜力。

图形摘要

使用海藻酸盐复合水凝胶珠（ACHBs）吸附亚甲蓝（阳离子染料）和刚果红（阴离子染料）的过程。