用于染料吸附的甲基纤维素基气凝胶材料的制备及性能

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1、用于染料吸附的甲基纤维素基气凝胶材料的制备及性能　　摘要：针对印染废水的严重污染问题，选择刚果红（CR）和亚甲基蓝（MB）作为目标吸附物，开发了一种基于甲基纤维素（MC）和壳聚糖（CS）的复合气凝胶吸附材料（MC/CS）。考察了制备过程中MC/CS的成分配比、戊二醛浓度、交联温度及气凝胶密度等参数对甲基纤维素基气凝胶吸附材料的吸附能力和压缩强度的影响，并优化了其制备工艺。结果表明：当MC/CS质量配比为6∶4，戊二醛浓度5%，交联温度50℃时，所得气凝胶密度为10mg/cm3时，它对CR和MB具有优异的吸附能力，静态饱和吸附量分别达到518.12和237.86mg/g，此时气凝胶的压缩强

2、度达到1.57kPa，使用后可保持形态结构完整。　　关键词：甲基纤维素；壳聚糖；气凝胶；吸附；染料　　中图分类号：TQ427.26文献标志码：A　　PreparationandAdsorptionPropertiesofMethylcelluloseAerogelAdsorbentforDyes　　Abstract：Inordertoremovedyesfromprintinganddyeingeffluent，anovelmethylcelluloseaerogeladsorbentbasedonmethylcellulose（MC）andchitosan（CS）weredevelop

3、ed.Discussionwasmadeontheinfluenceofratioofmethylcelluloseandchitosan，concentrationofglutaraldehyde，cross-linking9temperature，andaerogeldensityontheadsorptioncapacityandcompressionstrengthofaerogel，withcongored（CR）andmethyleneblue（MB）astargetobject.Andthenthepreparationprocesswasoptimized，andther

4、esultsshowthattheadsorptioncapacitiesofaerogelbasedonmethylcellulosefortheanionicdyesCRandcationicdyesMBareashighas518.12and237.86mg/grespectivelywiththeratioofMC/CSof6∶4，theglutaraldehydeconcentration5%，cross-linkingtemperature50℃，andtheaerogeldensityreachahighof10mg/cm3.Besides，thecompressionst

5、rengthofaerogelis1.57kPa，andMC/CScanmaintainthemajorstructureafteradsorptionprocess.　　Keywords：methylcellulose；chitosan；aerogel；adsorption；dyes　　近年来水污染问题被广泛关注，水污染物的去除方法成为研究热点，其中吸附法是一类经济高效的废水处理方法，这一技术的核心在于开发性能优异的吸附材料。气凝胶作为一种轻质多孔、大比表面积的固体材料，可有效吸附水体中的色素及污染物，已被广泛用于废水吸附处理、吸波降噪、药物和细胞载体等生物医药领域。在废水处理领域，气

6、凝胶有其独特优势，容易满足污染物吸附所需的多活性位点和高比表面积，进而提供高效的吸附能力，是一类潜力巨大的多功能吸附材料。9　　纤维素是自然界中储量最大、分布最广、可再生且可生物降解的天然高分子，具有无毒、无污染、易于改性、生物相容性好等特点。甲基纤维素是天然纤维素链上的羟基被甲基取代制成的半合成高分子化合物，是一种白色无嗅无味的粉末状或纤维状物。甲基纤维素在80～90℃的热水中迅速分散、溶胀，降温后迅速溶解，其水溶液在常温和酸碱环境下都相当稳定，高温下可迅速凝胶化，产物具有良好的保水性和柔韧性，是一种理想的凝胶化材料，经冷冻干燥容易获得结构稳定的气凝胶材料。　　壳聚糖是甲壳素的脱乙酰基

7、产物，无毒无害，易于生物降解，且广泛存在于自然界，其含量仅次于纤维素。壳聚糖的分子结构中含有大量的游离氨基，对有机分子、金属离子等具有显著的络合吸附能力，此外，氨基可以与醛酮发生席夫碱反应，例如戊二醛可用于交联壳聚糖并促使其凝胶化，获得结构稳定性良好的三维多孔材料。　　大量的活性位点和高比表面积是优良吸附材料的必备特征，本文以甲基纤维素为框架材料，壳聚糖作赋形剂，利用戊二醛交联制备一种强度优良的气凝胶材料，基于其巨大的比表面能，辅以