Page 155 - 《精细化工》2023年第2期

第 2 期 金海军，等: 聚多巴胺改性双醛壳聚糖的制备及其吸附性能 ·377·

700 mg/L 时，PDA/DCS 材料吸附量可达 1194.4 mg/g， Freundlich 方程：lnq e =ln K F +lnρ e /n （9）
具有优异的吸附效果。由此可见，接枝 PDA 可大大 式中：K L 为 Langmuir 为模型常数，L/mg；q e 为吸
促进 DCS 对胭脂红染料的吸附。 附平衡时吸附剂的吸附量，mg/g；q m 为最大吸附量，
mg/g；ρ e 为溶液平衡时的质量浓度，mg/L；n 代表
质量浓度对吸附能力影响大小的常数，当 n>1 时，
表示该吸附反应容易进行，反之则不容易进行；K F
1/n
为 Freundlich 模型常数，[(mg/g)·(L/mg)] ，表示吸
附反应能力的强弱。
DCS 与 PDA/DCS 吸附胭脂红的等温线模型参
数如表 3 所示。从表 3 可见，在 50 ℃下，DCS 与
2
PDA/DCS 的 Langmuir 模型拟合相关系数 R 更高，
这表明 DCS 与 PDA/DCS 对胭脂红染料的吸附过程
均以单分子层吸附为主，同时 Freundlich 等温方程

图 9 胭脂红质量浓度对 DCS 与 PDA/DCS 吸附性能的影响 中 n 均大于 1，说明两种材料对胭脂红的吸附容易
Fig. 9 Effect of initial mass concentration on adsorption of 进行。结合前面的动力学模型分析结果表明，DCS
carmine by DCS and PDA/DCS
与 PDA/DCS 对染料的吸附主要是化学吸附，由于
分别采用 Langmuir 等温线和 Freundlich 等温线 PDA/DCS 的吸附位点多于 DCS，因此，PDA/DCS 的
模型进行数据拟合，其公式如下： 理论最大吸附量明显高于 DCS，可达 1201.319 mg/g，
（8） 其数值与实际吸附量 1194.4 mg/g 非常接近。
Langmuir 方程：ρ e /q e =1/(K L q m )+ρ e /q m

表 3 DCS 与 PDA/DCS 吸附胭脂红的等温线模型参数
Table 3 Isothermal parameters of carmine by DCS and PDA/DCS
Langmuir 模型 Freundlich 模型
吸附材料
2
2
1/n
q m/(mg/g) K L /(L/mg) R K F/[(mg/g)·(L/mg) ] n R
DCS 865.326 4.814×10 –2 0.989 211.679 2.649 0.872
PDA/DCS 1201.319 6.763×10 –2 0.991 353.357 2.480 0.738

同类生物质材料吸附剂对胭脂红的吸附量对比 曲线和参数计算如图 10 和表 5 所示。
如表 4 所示。

表 4 同类生物质吸附材料对胭脂红的吸附量对比
Table 4 Comparison of carmine adsorption capacity by similar
biomass material sorbents
吸附材料 吸附量/(mg/g) 参考文献
壳聚糖双醛淀粉 22.16 [23]
改性 PPy/ATP 复合材料 63.90 [24]
介孔生物炭 194.80 [25]
改性磁性 CS 526.32 [26]
交联 CS 1079.00 [27]

PDA/DCS 1194.40 本研究 图 10 DCS 与 PDA/DCS 对胭脂红的吸附热力学拟合曲线
注：PPy/ATP 为聚吡咯/凹凸棒土。 Fig. 10 Adsorption thermodynamic fit curves of DCS and
PDA/DCS to carmine
与报道的壳聚糖等生物质材料对胭脂红的吸附
性能相比，刘宇 [27] 制备的交联 CS 和本研究的 通过吸附热力学参数来研究其吸附过程，更好
PDA/DCS 吸附量均达到 1000 mg/g 以上，吸附性能 地 了 解温 度对染料吸附的影响，对 DCS 与
优异，但交联 CS 制备中使用了对环境危害较大的 PDA/DCS 分别在 293.15、303.15、313.15、323.15、
甲 醛和环 氧氯 丙烷为 交联 剂，环 保性 差， 而 333.15 K 下的热力学模型进行拟合和参数计算。计
PDA/DCS 制备过程较简单易行且环保。 算公式如下：
2.5.4 热力学分析 K d =(ρ 0 –ρ e )/ρ e （10）
DCS 与 PDA/DCS 对胭脂红的吸附热力学拟合 lnK d =∆S/R－∆H/RT （11）