Abstract The chitosan/vermiculite biocomposite (CTS-VMT) was synthesized successfully with epichlorohydrin (ECH) cross-linking agent and used to remove cadmium and lead from the aqueous solution. CTS-VMT was characterized by FTIR, SEM, BET, TG-DTG, zeta potential and XPS. The effects of critical parameters including solution pH, contact time, initial heavy-metal concentration and adsorbent regeneration were investigated. Besides, adsorption mechanisms were also researched. The results indicated that chitosan molecule cannot intercalate into the interlayer space but cross link on the external surface of VMT. The maximum adsorption capacities for Cd(II) and Pb(II) were 58.48 mg g− 1 and 166.67 mg g− 1 at pH 4, respectively. The adsorption process fitted well the pseudo-second-order model and the adsorption isotherms could be correctly simulated by the Langmuir isotherm model. The zeta potential analyses put forward that electrostatic attraction existed in the adsorption process between the metal cations and CTS-VMT. However, the principal mechanism for adsorption on CTS-VMT was chelation according to the kinetic study and XPS analyses. Moreover, the desorption experiments revealed the prepared adsorbent tended to be regenerated by using HCl and the removal rations for four cycles were all > 90%. Therefore, the synthesized CTS-VMT in this study has the potential to be utilized as an eco-friendly adsorbent for removing Cd(II) and Pb(II).

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具有优异镉铅去除能力的环保壳聚糖/蛭石生物复合材料的制备与表征

摘要 以环氧氯丙烷（ECH）交联剂成功合成壳聚糖/蛭石生物复合材料（CTS-VMT），用于去除水溶液中的镉和铅。CTS-VMT 通过 FTIR、SEM、BET、TG-DTG、zeta 电位和 XPS 进行表征。研究了关键参数的影响，包括溶液 pH 值、接触时间、初始重金属浓度和吸附剂再生。此外，还研究了吸附机理。结果表明，壳聚糖分子不能嵌入到层间空间中，而是在 VMT 的外表面上交联。在 pH 4 时，Cd(II) 和 Pb(II) 的最大吸附容量分别为 58.48 mg g-1 和 166.67 mg g-1。吸附过程符合准二级模型，Langmuir等温线模型可以正确模拟吸附等温线。Zeta电位分析表明金属阳离子与CTS-VMT之间的吸附过程存在静电引力。然而，根据动力学研究和 XPS 分析，CTS-VMT 上的主要吸附机制是螯合。此外，解吸实验表明，制备的吸附剂倾向于使用 HCl 进行再生，并且四个循环的去除率均 > 90%。因此，本研究中合成的 CTS-VMT 有可能用作去除 Cd(II) 和 Pb(II) 的环保吸附剂。zeta电位分析表明金属阳离子与CTS-VMT之间的吸附过程中存在静电引力。然而，根据动力学研究和 XPS 分析，CTS-VMT 上的主要吸附机制是螯合。此外，解吸实验表明，制备的吸附剂倾向于使用 HCl 进行再生，并且四个循环的去除率均 > 90%。因此，本研究中合成的 CTS-VMT 有可能用作去除 Cd(II) 和 Pb(II) 的环保吸附剂。zeta电位分析表明金属阳离子与CTS-VMT之间的吸附过程中存在静电引力。然而，根据动力学研究和 XPS 分析，CTS-VMT 上的主要吸附机制是螯合。此外，解吸实验表明，制备的吸附剂倾向于使用 HCl 进行再生，并且四个循环的去除率均 > 90%。因此，本研究中合成的 CTS-VMT 有可能用作去除 Cd(II) 和 Pb(II) 的环保吸附剂。解吸实验表明，制备的吸附剂倾向于使用 HCl 进行再生，四个循环的去除率均 > 90%。因此，本研究中合成的 CTS-VMT 有可能用作去除 Cd(II) 和 Pb(II) 的环保吸附剂。解吸实验表明，制备的吸附剂倾向于使用 HCl 进行再生，四个循环的去除率均 > 90%。因此，本研究中合成的 CTS-VMT 有可能用作去除 Cd(II) 和 Pb(II) 的环保吸附剂。