用于pH响应性吸附有机染料的纳米聚苯胺接枝环氧氯丙烷的制备

《Langmuir》：Fabrication of Nanopolyaniline-Grafted Epichlorohydrin for pH-Responsive Adsorption of Organic Dyes

染料废水吸附剂PANI-g-EC的合成及性能研究。通过环氧氯丙烷开环反应制备聚苯胺接枝纳米材料，FTIR、FESEM和TEM表征证实其海绵状微纳结构（平均粒径42nm）。研究显示在35℃、0.16g/L吸附剂、120分钟反应及各自最佳pH（8/2）条件下，对甲基橙（317.89mg/g）和甲基蓝（588.55mg/g）的吸附容量达最大值，吸附符合伪二阶动力学和Langmuir等温模型，静电作用为主导吸附机制。

　　

染料对陆地动物具有致突变、胚胎毒性和致癌作用，并且在空气和光照条件下难以降解，如今已成为水体的主要污染物之一。在所有处理受污染水体的方法中，吸附法因其工艺简单、成本低廉、操作方便、环保且可重复使用等优点而备受青睐。本文采用环开反应方法合成了接枝了环氧氯丙烷的纳米聚苯胺（PANI-g-EC），其中纳米聚苯胺作为亲核试剂参与反应。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）确认了纳米聚苯胺的接枝效果。利用场发射扫描电子显微镜（FESEM）和透射电子显微镜（TEM）研究了PANI-g-EC的形貌和粒径，发现其具有海绵状结构，平均粒径为42纳米。为了探讨其应用潜力，系统研究了吸附过程中的各种参数，包括吸附剂用量、初始染料浓度、pH值、温度以及热力学参数（ΔG^o、ΔH^o、ΔS^o）。在35°C、吸附剂用量为0.16 g·L^–1的条件下，经过120分钟的处理后，染料的吸附量达到最大。PANI-g-EC对阳离子和阴离子染料均表现出选择性吸附：在pH 8时，对亚甲蓝的最大吸附容量为588.55 mg·g^–1；在pH 2时，对甲基橙的最大吸附容量为317.89 mg·g^–1。该吸附过程遵循伪二级反应动力学规律，并符合朗缪尔吸附等温线。研究表明，染料的吸附主要依赖于静电作用力。