成果簡介

開發多功能、廣譜的吸附劑來去除污染的水和油中的各種染料是非常可取的。本文，青島大學Xiuxiu Tian等研究人員在《ACS Sustainable Chem. Eng》期刊發表名為“Amphiphilic Calcium Alginate Carbon Aerogels: Broad-Spectrum Adsorbents for Ionic and Solvent Dyes with Multiple Functions for Decolorized Oil–Water Separation”的論文，研究以海藻酸鈉為原料，通過濕法紡絲、交聯、幹燥、高溫炭化等方法制備了海藻酸鈣碳氣凝膠（CCA）。在1000℃下炭化的CCA（CCA-1000）對亞甲基藍作為陽離子染料、甲基橙為陰離子染料、油紅O為溶劑染料以及其他9種染料具有良好的吸附效果。

研究了吸附動力學、溫度、溶液pH等參數對吸附的影響、再生性能和吸附機理。CCA-1000對孔雀石綠、結晶紫和酸性品紅的超高吸附容量分别為7059、2390和6964mgg-1。有趣的是，與先前報道的具有簡單油水分離的碳氣凝膠不同，由于具有兩親性，本文制備的CCA-1000可用于分離油水、表面活性劑穩定的油中水和水包油乳液，同時從水和油中去除染料。本研究為設計具有廣譜染料吸附和油水分離性能的碳氣凝膠開辟了一條新的途徑。

圖文導讀

方案1. CCA合成過程的示意圖

圖1.（a）濕紡後在乙醇中沉澱的藻酸鈉纖維的數字圖像，

（b）CA，熱解後的（c）CCA-1000的數字圖像。

（d）CA的SEM圖像。

（e）CCA-1000的低倍放大率（f）高倍放大率SEM圖像。

（g）CCA-1000纖維橫截面的低放大倍率和（h）高放大倍率SEM圖像。

（i）CCA-1000的SEM圖像以及C，Ca和O元素的相應EDS映射。

圖2.（a）XRD圖，（b）XPS光譜，（d）FTIR光譜，（e）拉曼光譜和（f）氮吸附-解吸等溫線以及CA，CCA的相應孔徑分布曲線（插圖） -500，CCA-800和CCA-1000。（c）CCA-1000的高分辨率C 1s XPS光譜。

圖3.（a）CCA-1000和（b）CCA-800對MB，MO和油紅O的吸附過程。（c）接觸時間對MB，MO和油紅O吸附到其上的影響CCA-1000。動力學圖在MB，MO和油紅O上的相應回歸：（d）僞一階模型和（e）僞二階模型。

圖4.使用CCA-1000在水下去除（a）浮動輕油和（b）重油。輕油體積：0.36 mL，重油體積：0.12 mL。使用CCA-1000的（c）重油-水和（d）輕油-水分離的圖像。輕油：ñ油正己烷染成紅色O.重油：四氯化碳沾上油紅O.水與MB染色。

小結

本文以海藻酸鈉為原料，通過濕法紡絲、交聯、幹燥、高溫炭化等工藝制備了水溶性和油溶性染料的廣譜吸附劑CCAs。本文報道的CCA的兩親性特性為設計新型的染料廣譜吸附劑和多功能油水分離材料提供了重要的途徑。此外，海藻酸鈉前體是從豐富的可再生海藻中提取出來的，在合成過程中使用了無毒化學品，為以環保的方式開發高性能多孔炭吸附劑和油水分離材料打開了大門。

文獻

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