Smart superabsorbent alginate/carboxymethyl chitosan composite hydrogel beads as efficient biosorbents for methylene blue dye removal

The presence of toxic dyes in the aqueous medium has threatened environmental safety, and thereby re- moving them from wastewater in an efficient way is highly desired. Herein, the efficient biosorbents were successfully fabricated via a facile physical gelation process of sodium alginate (SA) and carboxymethyl chitosan (CMCTS) in an acidic aqueous solution. The as-prepared hydrogel beads not only displayed water superabsorbent properties and pH-responsive swelling characters but also exhibited excellent methylene blue (MB) adsorption capacity removal efficiency with experimental maximum MB adsorption capacity of 2518 and 1005 mg g -1 , which are comparable with most reported lignocellulosic and alginate-based hydrogels. The MB adsorption process fitted well in different kinetic and isotherm models and became more heterogeneous in concentrated MB solutions as verified by principal component analysis results. The adsorption mechanism was proposed, and the high dye absorbency was attributed to the strong electro- static forces between adsorbents and adsorbates. Our current study provides a promising and sustainable composite hydrogels platform targeted to dye decontamination.

海藻酸钠/壳聚糖复合凝胶球的制备及其对Pb^(2+)吸附性能研究

本论文合成了3种不同凝胶球(冻干SA、烘干SA/CTS、冻干SA/CTS),使用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)技术对其进行了表征,以水体中Pb^(2+)为吸附对象,研究了3种凝胶球的吸附性能。结果表明,冻干SA/CTS具有完整的球形结构,对Pb^(2+)具有良好的吸附效果,影响冻干SA/CTS吸附Pb^(2+)效果的最佳条件为:pH值为5、投加量为0.15g·L^(-1),吸附过程符合准二级动力学,吸附行为符合Freundlich模型,理论最大吸附量为251.36mg·g^(-1),且冻干SA/CTS复合凝胶球的重复使用性能良好。

氧化石墨烯/海藻酸钠复合材料对Ni^2+的吸附特性研究

以海藻酸钠(SA)和氧化石墨烯(GO)为原料,采用超声分散和化学交联法制备了GO/SA凝胶球复合材料。采用傅里叶红外光谱仪和配有能谱仪的扫描电镜对其结构和形貌进行了表征。以锌镍电镀废水中Ni2+为目标污染物,考察了GO与SA配比[m(GO)∶m(SA)]、GO/SA凝胶球投加量对Ni2+吸附的影响,并对其吸附动力学和吸附等温线类型进行了探讨。结果表明:当m(GO)∶m(SA)为1∶9,GO/SA凝胶球投加量为40g/L时,Ni2+的去除率和吸附容量分别为24.119%和100.888mg/g。吸附过程符合准二级动力学模型(R2>0.99),颗粒内扩散方程拟合结果表明GO/SA凝胶球对Ni2+吸附受表面层扩散和颗粒内扩散共同控制。吸附等温线拟合发现Freundlich(R2>0.99)模型能很好地描述Ni2+吸附行为。

壳聚糖/海藻酸钠复合凝胶对Cu^(2+)的吸附性能研究

采用乳化交联法,以戊二醛为交联剂,制备壳聚糖(CTS)/海藻酸钠(SA)复合凝胶,研究其对铜离子(Cu^(2+))的吸附性能,并采用FT-IR对其结构进行表征。进一步研究了复合凝胶对Cu^(2+)的等温吸附平衡曲线及动力学吸附行为。结果表明:CTS/SA复合凝胶对Cu^(2+)的吸附率最高可达99.06%,吸附过程遵循Freundlich等温吸附模型,吸附过程动力学符合拟二级动力学方程。复合凝胶可再生使用,再生5次后,吸附率仍高于95%。

海藻酸钠壳聚糖复合纸对甲基橙及Cu^(2+)的吸附特性

依次用海藻酸钠、壳聚糖季铵盐对纤维素滤纸进行浸渍干燥处理制备海藻酸钠壳聚糖复合纸并研究其对两种典型的吸附底物——甲基橙和Cu2+离子的吸附特性。采用单因素法探讨了吸附时间、吸附温度、复合纸加入量和底物初始浓度4个因素对吸附作用的影响。结果表明:复合纸对两种底物具有类似的吸附行为:吸附作用完成时间较短;在温度为40℃时吸附率较高;复合纸加入量、底物初始浓度的变化对吸附容量和吸附率具有反向的作用。

基于天然多糖复合凝胶珠的制备及其释药性能

将低分子量壳聚糖(LMCS)及透明质酸(HA)引入到海藻酸钙(SA-Ca^(2+))凝胶体系中,采用物理交联法制备复合水凝胶珠,并对其溶胀性能及释药性能进行了研究。以苦参碱为模型药物,通过高效液相色谱法(HPLC)考察了该复合凝胶珠的载药及释药行为。结果显示,复合凝胶珠的溶胀率可达46,溶胀时间超过24h。苦参碱质量浓度为3~60μg/mL时与峰面积积分值线性关系良好(r=0.999 6),平均加样回收率为101.34%,日间相对标准偏差(RSD)小于2%,48h后苦参碱的累积释药率为57%,说明该复合凝胶珠对药物具有缓释作用。

海藻酸钠-碳材料复合凝胶吸附水中污染物的研究进展

海藻酸钠的亲水性和其凝胶的三维网状结构赋予海藻酸钠水凝胶良好的吸附性能,成为处理水中污染物的理想吸附材料。碳材料如石墨烯、碳纳米管等因其具有较高的比表面积,常用于污染物的吸附,与海藻酸钠复合可进一步改善和丰富海藻酸钠凝胶的性能。针对海藻酸钠-碳材料复合凝胶吸附水中污染物的研究现状,以氧化石墨烯、碳纳米管和活性炭这3种碳材料为主线,简单总结了海藻酸钠-碳材料复合凝胶吸附水中污染物的研究进展,并提出需要解决的若干问题。

氧化石墨烯改性海藻酸钠凝胶球的吸附性能

以海藻酸钠为基质、氧化石墨烯为改性添加剂,采用离子交换法制备了复合凝胶球,并将此凝胶球作为吸附剂,研究了吸附剂用量、pH值、温度和染料初始质量浓度对复合凝胶球去除水中亚甲基蓝染料的影响。结果表明:当吸附剂用量为4g、pH值为7、温度为45℃、亚甲基蓝初始质量浓度为40mg/L时,由Langmuir方程计算得凝胶球对亚甲基蓝的最大吸附容量为90.91mg/g。动力学研究表明,准二阶模型能够更好地拟合实验数据;等温吸附试验研究表明,Freundlich模型较好地拟合了实验数据;热力学研究表明该吸附过程是一个自发的吸热过程。凝胶球可循环再生,成本低廉,在染料废水治理方面有良好的应用前景。

诺氟沙星缓释微球的制备及释放性能

背景:诺氟沙星在临床上应用广泛,将其制备成缓释微球能够在较长时间发挥作用,在很大程度上提高了药物的生物利用度与患者的顺应性,减少了药物的毒副作用与患者治疗周期内的不适感和服药剂量,具有重要的研究意义与应用价值。目的:以壳聚糖、纳米SiO_(2)和海藻酸钠为原料,制备诺氟沙星缓释微球,并对其制备条件、释放性能与微球结构进行考察和分析。方法:利用挤出-外源凝胶法制备诺氟沙星微球,通过单因素实验考察诺氟沙星浓度、m(SiO_(2))∶m(诺氟沙星)与交联时间对微球包封率的影响,确定最优制备条件,并在最佳制备条件下制备出海藻酸钙/壳聚糖及SiO_(2)-海藻酸钙/壳聚糖两种诺氟沙星缓释微球,对制得的微球进行表征和体外释放性能研究。结果与结论:①单因素实验结果表明,诺氟沙星质量浓度为1.5 g/L、m(SiO_(2))∶m(诺氟沙星)为4∶10、交联时间为20 min时,微球包封率较优,选择在此条件下制备微球;②通过对微球的红外光谱、扫描电镜、X射线衍射和热重分析表征得出,上述条件下制备的微球更倾向于非晶性物质,其外貌尺寸均一、形状规整,SiO_(2)与海藻酸钙、壳聚糖相容性好,形成了新的复合物,添加SiO_(2)对微球的形貌基本没有影响,且添加SiO_(2)的微球热稳定性较好;③对制得微球的缓释性能研究发现,微球具有一定缓释作用,释放时未出现突释现象,且添加SiO_(2)的微球抗盐性能更好。

聚合电解质负载磷酸钡复合微球对铅的吸附

以卡拉胶(CN)、海藻酸钠(SA)和壳聚糖(CS)为基质包裹磷酸钡合成了CN-SA-CS@Ba P复合微球球形吸附剂,对其形貌特征进行了表征,研究了对含铅废水的净化效果,结果表明,CN-SA-CS@Ba P复合微球在p H为4~6时去除效果最好;随着水溶液中Pb^(2+)初始含量的增加,复合微球对铅的吸附量也随之增加,但是去除效率却逐渐降低;随着接触时间增加,复合微球的吸附量逐渐增大并在180 min左右达到吸附平衡。复合微球对Pb^(2+)的吸附平衡最符合Langmuir等温线模型,最大吸附量可达132.1 mg/g;复合微球对Pb^(2+)具有快的吸附速率,其吸附动力学遵循准2级反应动力学模型,这与其三维网络结构和大量功能性基团有关。

海藻酸钠-酚醛树脂复合凝胶球制备及对Au(Ⅲ)的吸附性能

以海藻酸钠(SA)为凝胶骨架,采用包埋共混法将酚醛树脂(RF)与SA复合,制备海藻酸钠-酚醛树脂复合凝胶球(SA-RF),用于从含金废液中回收金离子Au(Ⅲ)。间歇吸附实验表明,凝胶球在25℃时对Au(Ⅲ)的最大吸附量达508 mg×g^(-1),且可在多金属离子溶液中选择性地吸附Au(Ⅲ)。吸附动力学和热力学研究表明,Au(Ⅲ)在SA-RF上的吸附行为由多分子层化学吸附主导,适合用伪二级动力学模型和Freundlich等温线模型描述,吸附过程自发吸热,推测吸附机制为氧化还原、配位作用、离子交换和静电吸引的共同作用。这种合成简单、易分离、低成本的吸附剂在兼备高吸附性能的同时,能有效克服粉体材料难回收的缺点,为新型吸附剂的制备提供新思路,也使从水溶液中大规模回收金资源成为可能。

聚(对苯乙烯磺酸钠)/单宁酸/海藻酸钠三元复合水凝胶球对磷酸氯喹的高效吸附去除

本文以海藻酸钠、单宁酸和聚(对苯乙烯磺酸钠)为原料,通过一步共沉淀法制备了一种新型三元复合水凝胶珠状小球(SA/TA/PSS),用于去除水中一种常见抗病毒药物磷酸氯喹(CQ).详细考察了溶液p H、吸附时间、CQ初始浓度、水体中常见的无机和有机共存物及不同实际水体等因素对其吸附性能的影响. SA/TA/PSS能在3.0~10.0 p H范围内保持良好且稳定的CQ吸收去除效率.在初始p H值为7.0时,最大实验吸附量为0.766 mmol/g.共存二价阳离子会因竞争吸附而抑制对CQ的吸附,而腐殖酸对CQ吸附的影响很小. SA/TA/PSS经过六次吸附-解吸循环后,对CQ的吸附量仍保持90%左右. SA/TA/PSS还能有效吸附硫酸羟氯喹和磷酸奥司他韦等其他抗病毒药物.文章通过对吸附剂吸附前后红外光谱和X射线光电子能谱谱图变化进行分析,并结合吸附动力学、等温吸附及吸附热力学分析,深入探究了SA/TA/PSS对CQ的多重吸附机制, SA/TA/PSS可通过静电吸引、氢键、π-π电子供体-受体相互作用(π-πEDA)及螯合作用等与CQ有效结合,实现其在较宽p H范围内对抗病毒药物的高效去除.本文为设计和制备新型绿色高效吸附剂材料提供了一定的有益参考.

壳聚糖/海藻酸钠复合絮凝剂的吸附性能

采用壳聚糖和海藻酸钠制备新型复合絮凝剂,通过正交实验考察复合絮凝剂投加量、搅拌时间、絮凝温度及pH值等因素对曙红染料废水吸附效果的影响,并采用红外光谱对产品进行表征。结果表明:最佳吸附条件为复合絮凝剂投加量0.30 g,pH值为5.00,搅拌时间为2.0 h,絮凝温度25℃时,脱色率可达97.52%。复合絮凝剂对曙红溶液的吸附等温曲线遵循Freundlich吸附等温式和Langmuir等温吸附式。

MXene/SA凝胶微球的制备及对U(Ⅵ)的吸附性能

为了提高纳米材料MXene的吸附能力和可回收性,采用离子交联法将海藻酸钠(SA)和MXene混合,使Ti_(3)C_(2)T_(X)MXene纳米材料固定在SA凝胶基质上,经冷冻干燥后制备了MXene/SA凝胶微球。通过SEMEDS、FTIR和XPS对凝胶微球结构进行了表征,并考察了不同因素影响下MXene/SA凝胶微球对水溶液中铀(Ⅵ)的吸附特性,并探究了其循环再生能力。结果表明,MXene/SA凝胶微球对铀吸附过程遵循拟二级动力学和Langmuir等温吸附模型,说明该吸附主要为单分子层化学吸附,且热力学参数表明其吸附过程是一个自发吸热的过程。在pH为4,温度为298 K时,MXene/SA凝胶微球对铀的最大吸附量为126.82 mg·g^(-1),其主要吸附机制是离子交换与络合作用。更重要的是该凝胶微球经5次循环后,去除率仍然保持在90%以上,说明吸附剂具有回收再生利用性能,且不会造成水环境的二次污染。因此,MXene/SA凝胶微球吸附剂在修复放射性核素铀废水污染方面表现出巨大潜力。