在Fig.3中的是CS,HAP,HAP-CS复合材料(占50%比重)的SEM和TEM图。从HAP-CS复合材料(图3c和c’)的图像中,我们可以看到的HAP颗粒几乎均匀地分布在CS晶格中。此外,与原有的HAP相比(图3b和b’),颗粒的大小和HAP在HAp-CS复合材料中的形状,几乎没有变化。另一方面,可观察到聚合HAP纳米粒子,这可能是因为长链交联的CS。然而,上述所有字符成功地表示HAP在CS晶格中封装和两种物质良好的均匀性。
3.2.HAP-CS生物复合材料吸附CR
准备后,所得到的HAP-CS复合材料可被用于去除水溶液中的CR,。如Fig.4中所示,CS和HAP对CR表现出明显的亲和力,但HAP-CS复合物对CR有相当高的吸附能力。HAP-CS复合材料对CR最大吸附量含有C50%(重量)的CS。当CS含量低于50%(重量),有机相(CS)不能封装所有的HAP晶体,这可能是非均匀途径使HAP颗粒凝固[29]。当CS的重量含量为50%,HAP几乎是完美的纳入复合材料(Fig. 3C),从而增强CS对CS的吸附效率。然而,,CS的重量含量为70%(重量)时,去除效率略有下降,可能是由于CS在复合材料中饱和导致的。
3.3.吸附剂用量的影响
对吸附剂用量(400mgL-1)在10-200毫克的范围内对CR去除的效果(图5)进行了评估。一般情况下,以恒定的时间增加的吸附剂的量,导致了对CR较高的吸附效率。只用50毫克的HAp-CS复合材料可达到约90%的CR去除效率,相当于超过200毫克的CS对CR的去除效率。这样结果清楚地表明,CR封装HAP后提高了对CR的吸附效率。在下面的调查,吸附剂用量为50毫克。
3.4.样品的pH值的影响
染料溶液的初始pH值影响化学染料分子和吸附剂。在这项研究中,对CR吸附的pH进行了研究,结果在Fig.6中.。样品的pH值从4到10增加,复合材料,羟基磷灰石,羟基磷灰石-CS和CS对CR吸附效率减少约10%,15%,和50%。此外,HAp-CS复合材料在所研究的pH范围内对CR的去除效率保持在85%以上。换句话说,HAP-CS复合材料比羟HAP和CS在pH值的变化对CR去除效率方面具有更高的免疫力。由于在CS有多个亚胺和胺基,CS和CR之间的静电相互作用是对CR吸附的原则途径之一。如FT-IR研究证实,,在CS的一部分亚胺和胺基与Ca2+在HAP中螯合,他们不再受pH值的变化的影响。对于HAP,HAP中的PO3-4和CR中的SO2-3的阴离子交换应该是在吸附过程中主要的相互作用,这也从XPS的ICP-OES分析的结果中得到证实。因此,CS表现出比HAP-CS复合材料和HAP对pH值较高的的依赖。从Fig.6中,我们可以推测,虽然HAP-CS复合材料和CR之间存在静电作用,它可能不会是吸附CR唯一的途径,HAP-CS复合材料比CS有更高的吸附效率,HAP-CS复合材料中CS的量明显低于纯CS。由于HAP-CS复合材料的高吸附效率,简便的操作,没有必要选择最佳pH值而进一步研究。
3.5.吸附时间,动力学和热力学的影响
一般来说,HAP-CS复合材料对CR的吸附表现出两个阶段:第一个180分钟的快速吸附阶段和180-480分钟较慢的阶段。在吸附初始阶段,快速的表面吸附去除CR(外部表面吸附)。在随后较慢的阶段,吸附主要发生通过表面吸附染料到内部的吸附剂的吸附部位的运输(内表面吸附)[33]。同时,外部区域的一部分被释放,为下一次吸附而循环。480分钟后,吸附达到平衡。由HAP-CS复合材料用于吸附CR的时间依赖关系可被描述为一个很好的伪二阶模型,这是基于在固相上的吸附能力,并符合速率控制步骤中的化学吸附机制[34]:
q2e和Qt是在平衡状态下,在任何时间t(min),分别的吸附能力(mgg-1),k2为伪二阶吸附模型的反应速率常数(gmg-1min-1)。t/ qt对t,测绘得到直线通过斜率和截距确定的q2e和k2的值(Table2)。