响应面法优化制备海藻酸钠基复合水凝胶材料及其性能研究

针对海藻酸钠水凝胶材料(SA-H)机械强度低、吸附量有限的问题,本研究在基体材料海藻酸钠(SA)中加入聚乙烯醇(PVA),利用响应面优化法研究SA、PVA及交联剂CaCl₂之间的最优配比,制备出具备一定力学性能的复合水凝胶材料(PVA/SA),将制备出的PVA/SA应用于Cu(Ⅱ)的吸附,考察pH、Cu(Ⅱ)不同初始浓度、吸附时间对PVA/SA吸附性能的影响及其循环使用效果,并通过扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)等的表征,研究其吸附机理。响应面优化力学性能试验结果表明：PVA/SA能承受的最大压缩应力为0.58 MPa,是SA-H(0.053 MPa)的11倍。吸附结果显示：PVA/SA对Cu (Ⅱ)吸附最适pH为5.0,吸附过程符合Freundlich等温模型和伪二级模型;PVA/SA对Cu(Ⅱ)的最大吸附量为71.31 mg/g,是SA-H吸附量(39.39 mg/g)的1.8倍。综上,PVA/SA对于实现水体重金属离子的有效去除具有一定的潜在应用价值。