Page 175 - 《精细化工》2021年第1期

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第 1 期 杨晓武，等: 海藻酸钠凝胶海绵体的制备及其对 Pb 和 Cu 的吸附 ·165·
海藻酸钠为淡黄色团状天然多糖粉末。由图 2a 显变化，只是出现部分吸收峰的偏移，表明吸附 Cu 2+
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可知，其粒径主要分布在 100 μm 左右。由图 2b 可 和 Pb 前后，海藻酸钠凝胶海绵体的主体结构没有
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知，当粉体在水中分散 10 min 后，团状粉体逐渐解 变化。3441.75、3458.01、3455.89 cm 处是 O—H 伸
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离为丝状物。由图 2c 和 d 可知，当粉体在水中分散 缩振动吸收峰；1641.03、1636.79、1632.54 cm 处
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5 h 后，多糖粉末展开时间充分，丝状物彻底展开为 是 COO 的反对称振动吸收峰；1436.55、1381.36、
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片状结构。 1416.74 cm 处是 COO 的对称振动吸收峰，由此证
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海藻酸钠与 Ca 凝胶体系〔m(SA)∶m(CaCl 2 )= 明可能是海藻酸钠凝胶海绵体中的—OH 和—COOH
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1∶5〕的 SEM 照片如图 3 所示。由图 3a 可知，海 键处引入了 Cu 和 Pb 从而造成了吸收峰的偏移。
藻酸钠由溶解过程中的片层结构变成了类似于球体 2.3 比表面积及孔径分析
的三维结构，宏观表现为由溶液变成海藻酸钠水凝 SA 与 CaCl 2 不同质量比的海藻酸钠凝胶海绵体
胶。图 3b 是图 3a 虚线部分撕开后的局部放大图， 的比表面积及平均孔径测试结果如表 1 所示。由表
可以看出球体内部有凝胶孔洞，形成了致密的多孔 1 可知，平均孔径分布在 109.3612~254.2136 nm 内。
网络结构，孔隙分布不均，这种多孔结构利于重金 其中，质量比为 1∶5 时，制备的海绵体的比表面积
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属离子的进入和吸附。图 3c 是海藻酸钠凝胶球表面 达到 2.1543 m /g，结合图 1b 可以得出，所制备的
放大图，可以看出大量氯化钙沉积在凝胶表面，所 海藻酸钠凝胶海绵体具有高比表面积及多孔结构，
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制备的水凝胶易破碎，可能与过量的 Ca 有关。 这种结构可以产生大量的吸附位点，有利于 Cu 和
Pb 进入凝胶球内部。所以，以 m(SA)∶m(CaCl 2 )=
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1∶5 制备的海藻酸钠凝胶海绵体用于后续研究。

表 1 比表面积及孔径分析
Table 1 Surface area and pore size analysis
m(SA)∶ 比表面积 孔体积 平均孔径
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m(CaCl 2) /(m /g) /(cm /g) /nm
2∶5 0.1396 0.0321 254.2136
1∶5 2.1543 0.0536 109.3612

图 3 海藻酸钠水凝胶体系 SEM 图 1∶10 1.9786 0.0498 129.3654
Fig. 3 SEM images of sodium alginate hydrogel system 1∶15 1.5324 0.0396 158.4236

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2.2 海藻酸钠凝胶海绵体吸附 Cu 和 Pb 后 FTIR
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2.4 Cu 和 Pb 吸附量分析
分析 2+ 2+
2.4.1 吸附时间对 Cu 和 Pb 吸附量的影响
海藻酸钠凝胶海绵体〔m(SA)∶m(CaCl 2 )=1∶5〕 对 100 mL Pb 、Cu 溶液（pH 为 4~5）进行吸
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吸附 Cu (SA-CaCl 2 -Cu )和 Pb (SA-CaCl 2 -Pb )的
附实验。其中，吸附剂质量浓度为 0.6 g/L，温度
FTIR 谱图如图 4 所示。
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30 ℃。海藻酸钠凝胶海绵体对 Cu 和 Pb 的吸附曲

线如图 5 所示。

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图 4 吸附 Cu 和 Pb 的海藻酸钠凝胶海绵体的 FTIR 谱图
Fig. 4 FTIR spectra of sodium alginate gels sponge adsorbed
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Cu and Pb 2+ 图 5 吸附时间对 Cu 和 Pb 吸附量的影响
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Fig. 5 Effect of adsorption time on Cu and Pb adsorption
由图 4 可知，主要基团的 FTIR 谱图未发生明 capacity