酿酒工程系科研报道：功能化海藻酸钠水凝胶对水中重金属离子和染料高效吸附

我系史天柱副教授在国际期刊Gels（Q1，IF: 4.432）联合发表了题为“Highly Efficient Adsorption of Heavy Metals and Cationic Dyes by Smart Functionalized Sodium Alginate Hydrogels”的研究性论文。研究由贵州省普通高等学校特色重点实验室项目（黔教合KY字[2018]003）、贵州省科技计划项目（黔科合基础[2019]1295等资助。

海藻酸钠复合材料作为一种天然高分子材料，其来源广、易降解、无二次污染等优势在工业、食品和生物医药行业都引发人们的关注和研究。本研究通过对海藻酸钠进行化学改性，通过醛胺缩合引入酰腙基团以及二次接枝多巴胺制备功能化海藻酸钠水凝胶，其对重金属离子（Pb²⁺、Cd²⁺和 Cu²⁺）和阳离子染料（亚甲基蓝、孔雀石绿和结晶紫）具备选择性吸附强、饱和吸附量大、抗盐干扰能力强、可循环利用等性能。吸附等温模型分析，对重金属的吸附过程满足Freundlich模型拟合，对阳离子染料的吸附过程满足Langmuir模型拟合；吸附动力学分析表明，吸附过程满足PSO方程拟合，粒子内扩散模型拟合发现吸附过程主要分为两个阶段，吸附过程受多步骤的机制控制；热力学分析表明吸附过程是自发吸热的过程，受温度影响。5次重复HCl‒乙醇吸附‒解吸后吸附剂仍保持初次吸附效率的80%以上。机理研究发现吸附重金属离子通过螯合配位和离子交换共同作用；接枝多巴胺引入新的功能性位点（儿茶酚、芳香骨架等）利用了静电引力、氢键、π-π相互作用和范德华力等有效提高对阳离子染料的吸附能力，范德华力起主导作用。本研究为功能化改性海藻酸钠制备对水中重金属和有机染料吸附剂提供了新的策略。