成果简介
开发多功能、广谱的吸附剂来去除污染的水和油中的各种染料是非常可取的。本文，青岛大学Xiuxiu Tian等研究人员在《ACS Sustainable Chem. Eng》期刊发表名为“Amphiphilic Calcium Alginate Carbon Aerogels: Broad-Spectrum Adsorbents for Ionic and Solvent Dyes with Multiple Functions for Decolorized Oil–Water Separation”的论文，研究以海藻酸钠为原料，通过湿法纺丝、交联、干燥、高温炭化等方法制备了海藻酸钙碳气凝胶（CCA）。在1000℃下炭化的CCA（CCA-1000）对亚甲基蓝作为阳离子染料、甲基橙为阴离子染料、油红O为溶剂染料以及其他9种染料具有良好的吸附效果。
研究了吸附动力学、温度、溶液pH等参数对吸附的影响、再生性能和吸附机理。CCA-1000对孔雀石绿、结晶紫和酸性品红的超高吸附容量分别为7059、2390和6964mgg-1。有趣的是，与先前报道的具有简单油水分离的碳气凝胶不同，由于具有两亲性，本文制备的CCA-1000可用于分离油水、表面活性剂稳定的油中水和水包油乳液，同时从水和油中去除染料。本研究为设计具有广谱染料吸附和油水分离性能的碳气凝胶开辟了一条新的途径。
图文导读
方案1. CCA合成过程的示意图
图1.（a）湿纺后在乙醇中沉淀的藻酸钠纤维的数字图像，
（b）CA，热解后的（c）CCA-1000的数字图像。
（d）CA的SEM图像。
（e）CCA-1000的低倍放大率（f）高倍放大率SEM图像。
（g）CCA-1000纤维横截面的低放大倍率和（h）高放大倍率SEM图像。
（i）CCA-1000的SEM图像以及C，Ca和O元素的相应EDS映射。
图2.（a）XRD图，（b）XPS光谱，（d）FTIR光谱，（e）拉曼光谱和（f）氮吸附-解吸等温线以及CA，CCA的相应孔径分布曲线（插图） -500，CCA-800和CCA-1000。（c）CCA-1000的高分辨率C 1s XPS光谱。
图3.（a）CCA-1000和（b）CCA-800对MB，MO和油红O的吸附过程。（c）接触时间对MB，MO和油红O吸附到其上的影响CCA-1000。动力学图在MB，MO和油红O上的相应回归：（d）伪一阶模型和（e）伪二阶模型。
图4.使用CCA-1000在水下去除（a）浮动轻油和（b）重油。轻油体积：0.36 mL，重油体积：0.12 mL。使用CCA-1000的（c）重油-水和（d）轻油-水分离的图像。轻油：ñ油正己烷染成红色O.重油：四氯化碳沾上油红O.水与MB染色。
小结
本文以海藻酸钠为原料，通过湿法纺丝、交联、干燥、高温炭化等工艺制备了水溶性和油溶性染料的广谱吸附剂CCAs。本文报道的CCA的两亲性特性为设计新型的染料广谱吸附剂和多功能油水分离材料提供了重要的途径。此外，海藻酸钠前体是从丰富的可再生海藻中提取出来的，在合成过程中使用了无毒化学品，为以环保的方式开发高性能多孔炭吸附剂和油水分离材料打开了大门。
文献
