【摘 要】
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水凝胶作为一种新型的吸附剂,因其凝胶链上含有丰富的官能团易于吸附染料分子,而受到了学者们的广泛关注。由于传统水凝胶的机械强度不高,无法满足实际应用中的力学需求。为此,本论文采用了水解缩合方法制备新型双官能化超支化聚硅氧烷（Hyperbranched polysiloxane,HPSi）交联剂和引入膨润土（Bentonite,BT）为填料两种策略,以增强聚丙烯酰胺/丙烯酸/田菁胶/膨润土（Polya
【基金项目】
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国家自然基金项目:剥离蒙脱石和S型异质结协同构筑稳定高效的Ti3C2基复合材料及其降解抗生素的研究（52263029）； 国家自然基金项目:磁性膨润土复合材料共吸附重金属与有机物的吸附-解吸-再生机制及循环利用研究（22168004）； 广西自然科学基金项目:重要制备因素对杉木屑生物炭结构特性、污染物去除性能的影响及机制研究（20
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水凝胶作为一种新型的吸附剂,因其凝胶链上含有丰富的官能团易于吸附染料分子,而受到了学者们的广泛关注。由于传统水凝胶的机械强度不高,无法满足实际应用中的力学需求。为此,本论文采用了水解缩合方法制备新型双官能化超支化聚硅氧烷（Hyperbranched polysiloxane,HPSi）交联剂和引入膨润土（Bentonite,BT）为填料两种策略,以增强聚丙烯酰胺/丙烯酸/田菁胶/膨润土（Polyacrylamide/acrylic acid/sesbania gum/bentonite,AM/AA/SG/BT）复合水凝胶的力学性能。本论文主要分析AM/AA/SG/BT复合水凝胶的形貌和晶体结构,探究其溶胀性能、力学性能;研究了染料初始浓度、吸附时间、p H值、离子强度和温度对AM/AA/SG/BT复合水凝胶吸附亚甲基蓝（Methylene blue,MB）和孔雀石绿（Malachite green,MG）的影响;对吸附前后的AM/AA/SG/BT复合水凝胶表征分析和吸附模型拟合,揭示复合水凝胶吸附染料主要的机理;（4）探究了AM/AA/SG/BT复合水凝胶的循环利用性能以及模拟在不同水体中对MB和MG的吸附性能影响。主要结论如下:（1）AM/AA/SG/BT复合水凝胶具有良好的机械强度和溶胀性能,引入BT和SG可以提高复合水凝胶的机械强度和保水效果,拉伸强度和断裂功比传统交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺水凝胶分别提高了2.76倍、23.36倍,拉伸应力为116 k Pa,拉伸应变为2645%,断裂功为257 k J/m~3,压缩强度为0.43 MPa;AM/AA/SG/BT复合水凝胶溶胀过程遵循Fickian扩散模型,最大溶胀度为501 g/g,表明了该材料拥有高溶胀度的特质,在水处理方面具有潜在的应用前景。（2）在初始浓度为100 mg/L,p H为4～8时,AM/AA/SG/BT复合水凝胶对两种染料的去除率均保持在90%以上;随Na Cl浓度增加,AM/AA/SG/BT复合水凝胶对MB和MG的去除效果呈下降趋势,其中Na Cl浓度为1 wt%时,对吸附MG的影响较为明显,降低64%;AM/AA/SG/BT复合水凝胶对MG的吸附量与温度呈正相关,但高温不利于AM/AA/SG/BT复合水凝胶吸附MB的反应发生。（3）MB和MG在AM/AA/SG/BT复合水凝胶的吸附行为符合Langmuir模型和准二级动力学模型,表明AM/AA/SG/BT复合水凝胶对MB和MG的吸附为单分子层的化学吸附过程。复合水凝胶依靠-OH、-COOH与MB和MG分子产生化学键合作用;复合水凝胶通过氢键作用与MB和MG上的-N（CH3）3结合;此外,AM/AA/SG/BT复合水凝胶通过表面携带的负电荷和阴离子基团与MB和MG分子中活性阳离子基团产生静电吸引。因此,AM/AA/SG/BT复合水凝胶的主要吸附机理包括:化学键合、氢键作用和静电吸引。（4）经5次吸附-解吸实验后,AM/AA/SG/BT复合水凝胶对MB和MG的吸附效率仍能达到80%;AM/AA/SG/BT复合水凝胶对海水和模拟纺织废水中MB和MG的吸附能力均能保持61 mg/g以上,表明了该复合水凝胶有良好的抗环境干扰力。因此,AM/AA/SG/BT复合水凝胶具有良好的机械性能、吸附性能和再生性能,论文的研究可为新型吸附染料凝胶的制备及染料废水的处理提供参考。
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