氨丙基咪唑离子液体修饰纤维素气凝胶吸附剂对刚果红的清除研究:高性能与吸附机理

摘要

本工作介绍了一种基于氨丙基咪唑离子液体(AMIBr)改性的纤维素气凝胶吸附剂(CA⁃g⁃AMIBr),并将其用于清除水中偶氮染料刚果红(CR)。其制备方法是以棉浆板为原料,通过碱溶剂体系溶解、再生并交联获得纤维素气凝胶(CA)。经醛基改性后,利用AMIBr作为改性剂通过席夫碱反应制得吸附剂CA⁃g⁃AMIBr。系统表征并分析了CA⁃g⁃AMIBr的表面形貌、化学结构和取代度。研究结果表明,CA⁃g⁃AMIBr不仅表现出良好的三维网络交织结构,而且其表面富含咪唑盐官能团。分析吸附实验结果发现,CA⁃g⁃AMIBr的饱和吸附容量可达478 mg·g^(-1),远高于原始CA的吸附能力(32 mg·g^(-1))。通过吸附模型进行拟合发现,CA⁃g⁃AMIBr对CR的吸附过程符合准二级吸附动力学模型和Langmuir吸附等温线模型,并且其吸附机制由AMIBr阳离子基团与CR阴离子之间的化学吸附主导。另外,CA⁃g⁃AMIBr在五次吸附⁃脱附循环后仍显示出较高的吸附性能,并且对CR具有优异的吸附选择性。因此,本工作为新型生物质吸附剂材料的开发和应用提供了实验依据和研究思路,可满足可持续发展和环境保护的趋势和要求。