隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們在重工業(yè)、輕工業(yè)和農(nóng)業(yè)方面的活動越來越頻繁，導(dǎo)致大量含有各種有害物質(zhì)的污水不斷排入自然界，其中包括重金屬離子。傳統(tǒng)上將密度大于4.5 g/cm的金屬離子稱為重金屬離子。重金屬離子作為一種不可降解的污染物，會隨著生物圈的循環(huán)不斷在食物鏈中積累，對人類和其他生物的健康造成極大的危害。其中，鎘(Cd)是國際癌癥研究機(jī)構(gòu)列出的第一類致癌物。攝入低劑量可對人體器官、呼吸道和中樞神經(jīng)系統(tǒng)造成嚴(yán)重?fù)p害。Cd中毒的癥狀有呼吸困難、胸悶、軟骨沉著、肺炎、肺水腫和器官癌變。銅離子(Cu)是人體必需的微量元素之一，對維持正常代謝具有積極作用。
然而過度的攝入銅會對腸道、胃、肝臟等重要器官產(chǎn)生負(fù)面影響，并對細(xì)胞成分造成損害。銅中毒的疾病有關(guān)節(jié)炎、肝硬化、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、精神障礙、腹水、代謝障礙和囊性纖維化。研究一種能有效去除污水中銅離子(Cu2+)和鎘離子(Cd2+)的方法迫在眉睫。目前已經(jīng)發(fā)展了膜分離法、離子交換法、溶劑萃取法和混凝法來降低污水中重金屬離子的濃度。但大多數(shù)方法效率低，二次污染嚴(yán)重，很難在實(shí)際應(yīng)用中推廣。吸附法因其適用范圍廣、經(jīng)濟(jì)效益高、去除效果好、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，在眾多方法中脫穎而出，得到了廣泛的研究和應(yīng)用。
水凝膠作為一種具有三維聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新型功能高分子材料，被廣泛應(yīng)用于污水中重金屬離子污染物的去除。天津工業(yè)大學(xué)趙義平教授采用半溶解酸化溶膠-凝膠過渡法制備了殼聚糖/海藻酸鈉/鈣離子(CTs/SA/Ca2+)物理交聯(lián)雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水凝膠，無需添加化學(xué)交聯(lián)劑。同時，通過引入不同代的富氨基的支化聚酰胺胺來提高水凝膠的吸附能力，獲得了無二次污染、環(huán)保、吸附量高的CTS/PAMAM/SA/Ca2+水凝膠吸附劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，第三代超支化聚酰胺胺水凝膠的綜合性能最好。其對銅離子和鎘離子的最大吸附量分別可達(dá)174.82 mg/g和157.72 mg/g。
此外，通過對吸附過程影響因素的研究，發(fā)現(xiàn)水凝膠對銅離子和鎘離子的吸附行為符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型和Langmuir吸附等溫模型。CTS/PAMAM/SA/Ca2+水凝膠具有吸附重金屬離子容量高、結(jié)構(gòu)均勻、可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)。作為一種制備簡單、性能優(yōu)異的功能材料，具有良好的應(yīng)用潛力和研究價值。
文獻(xiàn)來源：Heyu Sun, Jiang Zhan, Li Chen, Yiping Zhao*. Applied Surface Science 2023, 607, 155135.
