大连海事大学环境科学与工程学院–氧化石墨烯-壳聚糖复合气凝胶对甲基橙和亚甲基蓝的吸附性能单体系和二元体系中pH值的影响

以氧化石墨烯(GO)和壳聚糖(CS)为原料，经冻干后进行交联，制备了一系列不同前驱体质量比的复合气凝胶，该方法有利于提高气凝胶的吸附性能。采用复合气凝胶吸附水中的甲基橙(MO)和亚甲基蓝(MB)，制备的复合气凝胶时选择GO:CS= 1:2 (w/w)为吸附性能和力学性能的最佳条件。MO和MB在25℃下的最大吸附量分别为543.4和110.9 mg/g。重点考察了pH对MO和MB在单体系、二元体系中的吸附影响。气凝胶对单一染料的吸附具有pH响应特性，在低pH条件下吸附MO，在高pH条件下吸附MB。在二元体系中，pH响应特性保持不变，在低初始染料浓度下可选择性吸附。在较高的初始浓度下，MB和MO可以同时被有效去除，pH范围为3 ~ 11。

图1. GCA的形成机制。

图2. (a)用不同的GO:CS质量比制备的CS、GO和GCA去除MO，(b)压缩测试的光学图像和(c)GO:CS= 1:2和1:3 (w/w)，制备的GCA在最大应变为30%时的压缩应变-应力曲线以及(d)MB的去除。

图3. (a, b)GCA的SEM图像， (c)GO和GCA的氮吸附-脱附等温线， (d) FTIR光谱和(e)GO、CS和GCA的和TGA曲线， (f)GCA在一系列pH值时的溶胀性能。

图4. 吸附时间对MO吸附的影响: (a)拟合伪一阶/伪二阶模型和(b)粒子内扩散模型， (c)MO和(d)MB在不同温度下的吸附等温线，(c, d插图)拟合范特荷夫等温方程。

图5. (a)NaCl、(b)CaCl₂和(c)SDS对MO吸附量的影响及(d) NaCl、CaCl₂和SDS存在时MO在不同C_i下的相对定量q_e (e)GCA的可重用性。

图6. 在(a-c)高和(d-f)低初始浓度时，pH对单MB、单MO及MB/MO混合物吸附的影响。

图7. 二元MB/MO体系中吸附的合理吸附机理。

相关研究成果由大连海事大学环境科学与工程学院Yawei Shi等人于2022年发表在Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects (https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2022.128595)上。

原文：Graphene oxide-chitosan composite aerogel for adsorption of methyl orange and methylene blue: Effect of pH in single and binary systems。