海藻酸钙凝胶球对混合染料的吸附

秦雪

（青岛大学化学科学与工程学院，山东 青岛 266071）

【摘要】海藻酸钙凝胶球对混合阳离子染料进行吸附，结果表明，海藻酸钙凝胶球在不减少对亚甲基蓝的吸附的同时还能对其他阳离子染料进行吸附。海藻酸钠以其特有的结构和性质在污水处理方面有较好的应用，具有广阔的发展前景。

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关键词 海藻酸钙；凝胶球；吸附；混合染料

Calcium Alginate Gel Beads for Adsorption of Mixed Dyes

QIN Xue

（College of Chemistry and Chemical Engineering，Qingdao University, Qingdao Shandong 266071, China）

【Abstract】The adsorption results of calcium alginate gel beads show that the calcium alginate gel beads has excellent adsorption to other cationic dye under the adsorption conditions of methylene blue. Sodium alginate has unique structure and properties, and gel has good application in wastewater treatment.

【Key words】Calcium alginate; Gel beads; Adsorption; Mixed dyes

0　引言

目前，染料对于水体环境的污染仍然是一个备受公众关注的问题。近年来，水污染的防治已变得越来越重要。其中，工业废水的处理是一个在环境科学中极具挑战性的课题[1]。许多方法被用来去除污水中的重金属和染料，据文献报道，虽然化学降解法和生物降解法被广泛应用，但是吸附是一种最直接、最有效的方法[2-3]。

海藻酸钠(SA)，是从褐藻中提取出来的一种天然多糖。在海藻酸钠溶液中加入二价、三价阳离子可反应形成凝胶。如海藻酸钠与Ca2+交联形成网状结构，可在室温条件下形成性质稳定的热不可逆凝胶，海藻酸钠糖单元上的羧基可与阳离子染料作用，发生化学吸附。

1　实验部分

1.1　实验药品与仪器

海藻酸钠，氯化钙，阳离子黄X-GL(440nm)、阳离子红X-GRL(530nm)、阳离子蓝X-GRRL(610 nm)、亚甲基蓝（665 nm），水浴恒温振荡器，冷冻干燥机，双光束紫外分光光度计

1.2　海藻酸钙凝胶球的制备

一定量的海藻酸钠粉末溶解于去离子水中机械搅拌至溶解，得质量分数为3wt%的海藻酸钠水溶液，真空脱泡12小时，用注射器抽取海藻酸钠溶液缓慢滴入5wt%CaCl2溶液中固化24h，水洗除去凝胶球表面未脚链的钙离子后冷冻干燥24h。

1.3　实验方法

配置100mg/L的阳离子黄X-GL、阳离子红X-GRL、阳离子蓝X-GRRL、亚甲基蓝混合溶液备用及100mg/L的亚甲基蓝单一染料溶液备用，各量取200mL混合离子染料、单一染料于两个250mL锥形瓶中，称取0.1g海藻酸钙凝胶球加入到染料中，在水浴恒温振荡器上震荡（25℃），一定时间取样稀释，并进行紫外测试。

根据以下公式计算吸附量：，其中C0为吸附前离子染料溶液的浓度（mg/L）；Ct为吸附一定时间后离子染料溶液的浓度（mg/L）；Ce为平衡吸附浓度（mg/L）；qt为吸附一定时间后的吸附量（mg/g）；qe为平衡吸附量（mg/g）；m为凝胶球的质量（g）；V为染料溶液的体积（L）。

2　结果与讨论

2.1　混合染料、单一染料标准曲线的绘制

精确吸取对照溶液并稀释至浓度为1mg/L，2mg/L，3mg/L，6mg/L，9mg/L。

结果表明在1-9mg/L之间呈良好的线性关系。其线性回归方程及相关系数为：

（1）混合染料：阳离子黄：Y=0.06507X　R=0.9999；阳离子红：Y=0.09395X+0.0052　R=0.9999；阳离子蓝：Y=0.15587X+0.02693　R=0.9994；亚甲基蓝：Y=0.17219X+0.08421　R=0.9978；式中：Y为吸光度，X为对照品浓度（mg/L），R为相关系数

（2）单一染料：亚甲基蓝：Y=0.1558X+0.07522　R=0.9984

2.2　海藻酸钙凝胶球对混合染料、单一染料的吸附性能

由实验结果可以看出吸附初期海藻酸钙凝胶球对水中单一染料、混合染料的吸附速度较快，后期吸附速率变得缓慢。出现此现象的原因是吸附初期, 凝胶球存在着大量的吸附位点为表面物理作用使吸附速率较大，随着吸附的进行，吸附点位逐渐减少，为水中染料向凝胶球的内部迁移、扩散，此过程的速度很小，使吸附速率下降。这可能因为染料均为阳离子碱性染料，吸附主要是凝胶球的活性基团-OH，-COO-在起作用。

从单一染料的吸附结果可以看出海藻酸钙凝胶球对亚甲基蓝染料的吸附量较大，而混合染料中，凝胶球对阳离子蓝和亚甲基蓝的吸附量较大，对阳离子黄和阳离子红的吸附量较小，这与染料分子的结构有关；凝胶球对单一染料亚甲基蓝的吸附量与对混合染料中亚甲基蓝的吸附量相近，对比混合染料的吸附结果可以看出，海藻酸钙凝胶球在不降低对亚甲基蓝平衡吸附量的同时，还可以对阳离子蓝、阳离子黄、阳离子红进行较好的吸附。海藻酸钙凝胶球在吸附混合染料时不同染料竞争吸附位点，同时协同吸附。

3　结论

海藻酸钙凝胶球对单一染料、混合染料的吸附效果良好，在不降低对单一染料亚甲基蓝平衡吸附量的同时，还可以对其他阳离子蓝、阳离子黄、阳离子红染料进行较好的吸附，是一种良好的吸附剂，在污水处理方面具有广阔的发展前景。

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参考文献

［1］Crini G. Non-conventional low-cost adsorbents for dye removal: A review[J]. Bioresource Technology, 2006,97:1061-1085.

［2］Fugetsu B., Satoh S., Shiba T., et al. Caged Multiwalled Carbon Nanotubes as the Adsorbents for Affinity-Based Elimination of Ionic Dyes[J]. Environ. sci. Technol, 2004, 38(24):6890-6896.

［3］Salleh M.A.M., Mahmoud D.K., Karim W.A.W.A., Idris A. Cationic and anionic dye adsorption by agricultural solid wastes: A comprehensive review[J]. Desalination,2011,280:1-13.

［责任编辑：汤静］