基于杨树叶源生物纳米复合材料的结晶紫吸附性能及机理研究

《International Journal of Environmental Analytical Chemistry》：Electrochemical sensor based on Zn-Co zeolitic imidazolate framework/graphitic carbon nitride nanocomposite for sensitive detection of carmoisine

　　本研究针对结晶紫(CV)染料污染问题，采用杨树叶衍生的生物纳米复合材料(PLSDH/PLSCH)开展吸附去除研究。通过批量实验与理论计算相结合，证实材料在pH 8、0.1 g吸附剂用量条件下对300 mg/L CV的最大吸附量达222.7 mg/g，吸附过程符合Langmuir模型和准一级动力学，为染料废水治理提供了新型生物吸附剂方案。

　　

研究人员利用杨树叶衍生的生物纳米复合材料，分别以粉尘(PLSDH)和炭质(PLSCH)两种形式，通过吸附技术成功去除了结晶紫(CV)染料。通过系统研究初始染料浓度(20–350 mg/L)、吸附剂用量(0.05–0.5 g/100 mL)、溶液pH值(2–12)、接触时间(10–150 min)和温度(283.15–323.15 K)等参数的影响，发现吸附平衡数据更符合Langmuir模型，吸附过程遵循准一级动力学规律。值得注意的是，结晶紫在PLSDH和PLSCH上的吸附表现为吸热行为，随着温度升高吸附效果增强。通过响应面分析法优化得出最佳条件为：初始染料浓度300 mg/L、吸附剂用量0.1 g、溶液pH 8，此时预测吸附容量(Z₁: 192.25 mg/g, Z₂: 210.90 mg/g)与实测值(Y₁: 210.91 mg/g, Y₂: 222.7 mg/g)高度吻合。计算化学研究表明，吸附剂富含电子区域(亲核位点)，而染料污染物存在缺电子区域(亲电位点)，Fukui凝聚函数与前线分子轨道图的分析结果相互印证，从分子层面揭示了吸附机理。