2024年8月12日发(作者：嘉蔚然)
CeO2-海藻酸钙复合微珠对甲基橙的脱色
单凤君;王双红
【摘 要】研究制备了CeO2-海藻酸钙复合凝胶微珠,探讨了海藻酸钠、氯化钙和氧
化铈用量对CeO2-海藻酸钙复合凝胶微珠甲基橙脱色的影响,采用傅里叶红外光谱
仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜对复合微珠的形貌和结构进行了表征.结果表
明:CeO2以立方萤石结构存在于CeO2-海藻酸钙复合凝胶微珠中,海藻酸钠质量浓
度为24 g/L、氯化钙浓度为0.03 mol/L、氧化铈质量浓度为3～4 g/L,温度为
20℃、时间为8h、pH值为5～7时,甲基橙的脱色率近50％,Ce02-海藻酸钙复合
凝胶微珠对甲基橙的脱色主要以物理吸附为主.
【期刊名称】《毛纺科技》
【年(卷),期】2018(046)010
【总页数】5页(P52-56)
【关键词】氧化铈;海藻酸钙;凝胶微珠;印染废水;脱色
【作 者】单凤君;王双红
【作者单位】辽宁工业大学化学与环境工程学院,辽宁锦州121001;沈阳大学机械
工程学院,辽宁沈阳110044
【正文语种】中 文
【中图分类】TS194
随着纺织行业的迅速发展，印染废水排放量也快速猛增。印染废水具有色度高、碱
性大、成分复杂、可生化性差等特点，在所有工业废水中污染性和危害性最大。开
发价格低廉、不造成二次污染、循环多次利用的印染废水处理剂和处理方法尤为重
要。印染废水的处理方法主要包括光催化[1-2]、化学氧化[3-4]、生化处理[5-6]和
膜分离[7-8]等，上述处理方法由于染料分子的不完全降解可能会导致毒性更大的
二次污染物产生。吸附法[9-10]由于操作简便、高效率低成本、染料分子可以完全
吸附且不产生任何有毒副产物，成为很有吸引力的染料废水处理行业方法。
铈是稀土元素中资源量最大，丰度最高的元素，铈有Ce3+和 Ce4+ 2种价态，构
成氧化还原对，能够根据环境很快地接受或失去电子[11]，在高流动性的表面氧形
成氧空位[12]，因此，CeO2是一种具有良好的氧化还原特性和与材料中氧空位有
关的高储氧/释放氧容量的典型萤石晶体结构的金属氧化物，加之对可见光有强吸
收，在气体和有机染料的催化氧化方面备受关注[13]，但纳米及微米级CeO2粉体
材料在水溶液中很容易团聚且不易回收影响其性能。本文研究采用将CeO2与来
源广泛、具有良好生物相容性和可降解吸收性能的海藻酸钠混合后，制成CeO2-
海藻酸钙(CeO2-CA)复合凝胶微珠，对甲基橙进行脱色研究。
1 实 验
1.1 实验仪器与试剂
仪器：721G-100型可见分光光度计；高速冷冻离心机；SpectrumTMGx型傅里
叶红外光谱仪；Rigaku D/MAX PC250型X射线衍射仪；S4800扫描电子显微镜。
试剂：六水合硝酸铈、氨水、盐酸、无水氯化钙、海藻酸钠、甲基橙、无水乙醇，
所有试剂均为分析纯。
1.2 CeO2的制备
以硝酸铈为原料，采用溶胶-凝胶法制备CeO2[14]，备用。
1.3 CeO2-CA复合微珠的制备
称取一定质量的CeO2于装有50 mL去离子水的烧杯中，超声分散10 min，在
磁力搅拌下，将一定量的海藻酸钠(SA)粉末全部溶解于上述溶液中，静置脱泡后，
用20 mL注射器抽取溶液，然后滴入一定浓度的CaCl2溶液交联一定时间，水洗
除去凝胶球表面未交联的Ca2+后，制得CeO2-CA(CeO2-海藻酸钙)复合微球，
备用。
1.4 CeO2-CA复合微珠的吸附实验
以50 mL一定浓度的甲基橙溶液为目标物，加入到所制备的CeO2-CA复合微珠
中，置于250 r/min水浴恒温振荡器中，在自然光条件下进行实验，一定时间后
取样离心分离、稀释后，用721G-100可见分光光度计测定其吸光度，甲基橙溶
液脱色率(D)[15]计算公式为：
D=(A0-A)/A0×100%
式中：A0为甲基橙废水溶液的初始吸光度；A1为经吸附后甲基橙废水溶液的吸
光度。
1.5 CeO2-CA复合微珠的性能表征
采用扫描电子显微镜(SEM)考察试样的表面形貌。采用傅里叶变换红外光谱仪测定
试样的傅里叶变换红外光谱图(FTIR)，KBr压片，扫描范围为4 000～400 cm-1。
采用X射线衍射仪(XRD)对试样进行晶相分析，管电压40 kV，管电流40 mA，
扫描角度为5°～100°，扫描速度40 (°)/min。
2 结果和讨论
2.1 红外光谱分析
CeO2、海藻酸钙(CA)微珠和CeO2-CA复合微珠吸附剂的FTIR结果见图1。由
图1可见，CA微珠和CeO2-CA复合微珠表面具有丰富的—OH和—COOH，
CeO2粉体的表面也有丰富的—OH。3 349～3 323 cm-1对应CA表面的羧基中
的—OH和羟基及CeO2表面结合水中的羟基，而CeO2-CA复合微珠在此处的吸
收峰变宽变弱，表明CA和CeO2中—OH振动吸收峰有重叠，或者在海藻酸钠
(SA)与CeO2充分混合过程中，SA表面的—COOH和CeO2表面的—OH发生
了键合。1 622 cm-1处对应CA表面的—COOH对称振动吸收峰，1 099 cm-1
处对应CA苯环中—C—O吸收峰，510 cm-1处对应CeO2中—Ce—O特征吸
收峰，CeO2-CA复合微珠在603 cm-1处出现宽化吸收峰，对应CeO2中—
Ce—O特征峰和CA糖单元中六元环吸收峰重叠。
图1 CeO2粉体、CA微珠和CeO2-CA复合微珠的红外光谱图
2.2 XRD和SEM分析
CeO2-CA复合微珠的SEM图及XRD图见图2。由图2(a)可以看出，立方萤石结
构的CeO2均匀分散在海藻酸钙(CA)微珠中，CeO2基本为微米级且团聚现象得
到明显改善。整个CeO2-CA复合微珠表面为凹凸不平的结构，且有很多针孔出现，
不是真空冷冻干燥影响复合微珠的微孔结构形成与观察。从图2(b)可知，CeO2
和CeO2-CA复合微珠峰位置一致，表明CeO2-CA复合微珠衍射峰是由CeO2
造成的，CeO2衍射峰的位置与标准卡片一致[16]，进一步表明CeO2-CA复合微
珠中CeO2是具有较好催化性能的立方萤石结构。
图2 CeO2-CA复合微珠的SEM和XRD图
2.3 CeO2-CA复合微珠对甲基橙脱色实验
2.3.1 CeO2-CA复合微珠制备的单因素实验
CaCl2浓度为0.05 mol/L，CeO2质量浓度为3 g/L，交联时间为15 h，考察水
溶液中海藻酸钠(SA)质量浓度对CeO2-CA复合微珠对甲基橙脱色率的影响，结果
如图3所示。由图可知，SA质量浓度对CeO2-CA复合微珠对甲基橙的脱色性能
影响显著，随着SA质量浓度的增加，脱色率先增加后减小，当SA质量浓度为24
g/L时，脱色率为33.8%，当SA质量浓度增加至28 g/L时，脱色率降至31.5%。
因为其质量浓度大，SA溶液黏度高，导致单个CeO2-CA复合微珠的体积增大，
减少总的吸附面积，此外，太高的SA质量浓度会影响CeO2-CA复合微珠表面的
成孔性和孔径大小。
图3 SA质量浓度对甲基橙脱色率的影响曲线
SA质量浓度为24 g/L，CeO2质量浓度为3 g/L，交联时间为15 h，CaCl2浓度
对CeO2-CA复合微珠对甲基橙的脱色率影响如图4所示。随着CaCl2浓度增加，
甲基橙脱色率逐渐降低。当CaCl2浓度为0.03 mol/L时，脱色率达到39.6%，
CeO2-CA复合微珠的弹性随着CaCl2增加而增大，形成连接紧密的表面分子层，
使CeO2-CA复合微珠有较好的致密性。当CaCl2浓度大于0.03 mol/L时，会因
为Ca2+与SA中的古罗糖醛酸单元形成鳌合结构和配位结构[17]，使CeO2-CA
复合微珠中阳离子的吸附位点减少，而CaCl2浓度小于0.03 mol/L时，凝胶微珠
扁小干瘪，弹性较差，大小不均一，均使甲基橙的脱色率降低。
图4 CaCl2浓度对甲基橙脱色率的影响曲线
SA质量浓度24 g/L，CaCl浓度20.03 mol/L，交联时间为15 h，考察CeO2质
量浓度对CeO2-CA复合微珠对甲基橙的脱色率影响曲线如图5所示。
图5 CeO2质量浓度对甲基橙脱色率的影响曲线
CeO2-CA复合微珠中CeO2质量浓度对甲基橙的脱色率影响最为显著，当CeO2
质量浓度在3～4 g/L范围内，CeO2-CA复合微珠脱色率接近38%。SA分子中
的大量羧基基团与Ca2+通过离子交换形成具有良好网络结构的CA凝胶微珠，使
吸附剂的表面积增大，且CA表面更多的活性吸附位点(—COOH)裸露，这些裸露
的—COOH与CeO2表面羟基(见图1)发生缩合反应，把CeO2均匀固定在CA
微珠中，减少了粉体的CeO2团聚性(见图2a)，充分发挥了CeO2的可见光催化
性能，从而使CeO2-CA复合微珠对甲基橙有较好的脱色率。当CeO2质量浓度
超过4 g/L时，CeO2颗粒间团聚性增加，其比表面积减少，此外CeO2本身为淡
黄色粉体影响可见光的透过率，使脱色率降低。
2.3.2 温度的影响
温度是影响吸附过程的最重要的因素之一，不仅影响CeO2-CA复合微珠的物理化
学特性，还影响甲基橙分子的扩散，因此，决定甲基橙的脱色率。温度对甲基橙脱
色率的影响如图6所示。随着温度升高，甲基橙的脱色率迅速增大，在25 ℃时脱
色率达到最大值49.4%。低温不利于吸附(5～20 ℃)，高温时脱色率下降(35～
45 ℃)，可能是因为温度过低不利于甲基橙分子在溶液中的扩散及影响CeO2-CA
复合微珠的特性，高温削弱了CeO2-CA复合微珠和甲基橙分子间的静电交互作用
[18]。分析可知CeO2-CA复合微珠对甲基橙的吸附为放热过程。
图6 温度对甲基橙脱色率的影响曲线
2.3.3 时间的影响
吸附时间也是考察吸附剂吸附性能的1个重要指标，图7为吸附时间对甲基橙脱
色率的影响曲线。随着吸附时间的延长，甲基橙的脱色率呈明显的上升趋势，当吸
附时间为8 h，脱色率为49.8%，随后脱色率增加不明显，当吸附时间为12 h，
脱色率仅为50.1%，之后呈下降趋势。因为在吸附的初始阶段，CeO2-CA复合微
珠表面有较多的活性吸附位点，使甲基橙中的有色基团迅速吸附到CeO2-CA复合
微珠表面，随着CeO2-CA复合微珠的活性吸附位点被占据，吸附速率会减缓，脱
色率增加幅度也随之减缓，在8 h吸附达到平衡，当吸附时间大于12 h，脱色率
有所下降，表明CeO2-CA复合微珠对甲基橙的吸附以物理吸附为主。
图7 时间对甲基橙脱色率的影响曲线
2.3.4 pH值的影响
pH值在吸附过程中是非常重要的变量，因为溶液pH值会影响吸附剂的表面电荷
及吸附剂和染料的离子化[19]，pH值对甲基橙脱色率的影响结果如图8所示。在
pH值为3～6时，随着pH值升高，甲基橙的脱色率明显增加，但增加幅度缓慢，
在pH值为6时，达到峰值54.9%。在pH值为3～6时，虽然pH值升高，甲基
橙的脱色率降低显著且幅度较大，在pH值为9时，脱色率降至35.1%，表明
CeO2-CA复合微珠对甲基橙在弱酸性环境下有较佳的脱色率。分析认为：其一是
因为较强的酸性环境中存在大量的水合氢离子(H3O+)会与CeO2-CA复合微珠表
面的负电荷官能团发生静电吸引，导致CeO2-CA复合微珠脱色能力下降；其二碱
性环境中存在大量的OH-，出现甲基橙有色阴离子和OH-对CeO2-CA复合微珠
有效吸附区域的竞争；其三在弱酸环境中使CeO2-CA复合微珠中出现更多的活性
吸附位点使其对甲基橙具有较高的脱色率。
图8 pH值对甲基橙去除率的影响曲线
3 结 论
①以海藻酸钠(SA)为单体，CeO2为混合剂，通过Ca2+交联的方法制备出CeO2-
CA复合微珠，在室温(25 ℃)，弱酸性至中性环境中，吸附8 h时对甲基橙的脱色
率最好。
②CeO2-CA复合微珠的制备条件为：CaCl2浓度0.05 mol/L，SA质量浓度24
g/L，CeO2质量浓度3 g/L时形成大小一致的多孔网络凝胶微珠，CeO2均匀分
布于其中，其对甲基橙的脱色率近40%。
参考文献:
【相关文献】
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2024年8月12日发(作者：嘉蔚然)
CeO2-海藻酸钙复合微珠对甲基橙的脱色
单凤君;王双红
【摘 要】研究制备了CeO2-海藻酸钙复合凝胶微珠,探讨了海藻酸钠、氯化钙和氧
化铈用量对CeO2-海藻酸钙复合凝胶微珠甲基橙脱色的影响,采用傅里叶红外光谱
仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜对复合微珠的形貌和结构进行了表征.结果表
明:CeO2以立方萤石结构存在于CeO2-海藻酸钙复合凝胶微珠中,海藻酸钠质量浓
度为24 g/L、氯化钙浓度为0.03 mol/L、氧化铈质量浓度为3～4 g/L,温度为
20℃、时间为8h、pH值为5～7时,甲基橙的脱色率近50％,Ce02-海藻酸钙复合
凝胶微珠对甲基橙的脱色主要以物理吸附为主.
【期刊名称】《毛纺科技》
【年(卷),期】2018(046)010
【总页数】5页(P52-56)
【关键词】氧化铈;海藻酸钙;凝胶微珠;印染废水;脱色
【作 者】单凤君;王双红
【作者单位】辽宁工业大学化学与环境工程学院,辽宁锦州121001;沈阳大学机械
工程学院,辽宁沈阳110044
【正文语种】中 文
【中图分类】TS194
随着纺织行业的迅速发展，印染废水排放量也快速猛增。印染废水具有色度高、碱
性大、成分复杂、可生化性差等特点，在所有工业废水中污染性和危害性最大。开
发价格低廉、不造成二次污染、循环多次利用的印染废水处理剂和处理方法尤为重
要。印染废水的处理方法主要包括光催化[1-2]、化学氧化[3-4]、生化处理[5-6]和
膜分离[7-8]等，上述处理方法由于染料分子的不完全降解可能会导致毒性更大的
二次污染物产生。吸附法[9-10]由于操作简便、高效率低成本、染料分子可以完全
吸附且不产生任何有毒副产物，成为很有吸引力的染料废水处理行业方法。
铈是稀土元素中资源量最大，丰度最高的元素，铈有Ce3+和 Ce4+ 2种价态，构
成氧化还原对，能够根据环境很快地接受或失去电子[11]，在高流动性的表面氧形
成氧空位[12]，因此，CeO2是一种具有良好的氧化还原特性和与材料中氧空位有
关的高储氧/释放氧容量的典型萤石晶体结构的金属氧化物，加之对可见光有强吸
收，在气体和有机染料的催化氧化方面备受关注[13]，但纳米及微米级CeO2粉体
材料在水溶液中很容易团聚且不易回收影响其性能。本文研究采用将CeO2与来
源广泛、具有良好生物相容性和可降解吸收性能的海藻酸钠混合后，制成CeO2-
海藻酸钙(CeO2-CA)复合凝胶微珠，对甲基橙进行脱色研究。
1 实 验
1.1 实验仪器与试剂
仪器：721G-100型可见分光光度计；高速冷冻离心机；SpectrumTMGx型傅里
叶红外光谱仪；Rigaku D/MAX PC250型X射线衍射仪；S4800扫描电子显微镜。
试剂：六水合硝酸铈、氨水、盐酸、无水氯化钙、海藻酸钠、甲基橙、无水乙醇，
所有试剂均为分析纯。
1.2 CeO2的制备
以硝酸铈为原料，采用溶胶-凝胶法制备CeO2[14]，备用。
1.3 CeO2-CA复合微珠的制备
称取一定质量的CeO2于装有50 mL去离子水的烧杯中，超声分散10 min，在
磁力搅拌下，将一定量的海藻酸钠(SA)粉末全部溶解于上述溶液中，静置脱泡后，
用20 mL注射器抽取溶液，然后滴入一定浓度的CaCl2溶液交联一定时间，水洗
除去凝胶球表面未交联的Ca2+后，制得CeO2-CA(CeO2-海藻酸钙)复合微球，
备用。
1.4 CeO2-CA复合微珠的吸附实验
以50 mL一定浓度的甲基橙溶液为目标物，加入到所制备的CeO2-CA复合微珠
中，置于250 r/min水浴恒温振荡器中，在自然光条件下进行实验，一定时间后
取样离心分离、稀释后，用721G-100可见分光光度计测定其吸光度，甲基橙溶
液脱色率(D)[15]计算公式为：
D=(A0-A)/A0×100%
式中：A0为甲基橙废水溶液的初始吸光度；A1为经吸附后甲基橙废水溶液的吸
光度。
1.5 CeO2-CA复合微珠的性能表征
采用扫描电子显微镜(SEM)考察试样的表面形貌。采用傅里叶变换红外光谱仪测定
试样的傅里叶变换红外光谱图(FTIR)，KBr压片，扫描范围为4 000～400 cm-1。
采用X射线衍射仪(XRD)对试样进行晶相分析，管电压40 kV，管电流40 mA，
扫描角度为5°～100°，扫描速度40 (°)/min。
2 结果和讨论
2.1 红外光谱分析
CeO2、海藻酸钙(CA)微珠和CeO2-CA复合微珠吸附剂的FTIR结果见图1。由
图1可见，CA微珠和CeO2-CA复合微珠表面具有丰富的—OH和—COOH，
CeO2粉体的表面也有丰富的—OH。3 349～3 323 cm-1对应CA表面的羧基中
的—OH和羟基及CeO2表面结合水中的羟基，而CeO2-CA复合微珠在此处的吸
收峰变宽变弱，表明CA和CeO2中—OH振动吸收峰有重叠，或者在海藻酸钠
(SA)与CeO2充分混合过程中，SA表面的—COOH和CeO2表面的—OH发生
了键合。1 622 cm-1处对应CA表面的—COOH对称振动吸收峰，1 099 cm-1
处对应CA苯环中—C—O吸收峰，510 cm-1处对应CeO2中—Ce—O特征吸
收峰，CeO2-CA复合微珠在603 cm-1处出现宽化吸收峰，对应CeO2中—
Ce—O特征峰和CA糖单元中六元环吸收峰重叠。
图1 CeO2粉体、CA微珠和CeO2-CA复合微珠的红外光谱图
2.2 XRD和SEM分析
CeO2-CA复合微珠的SEM图及XRD图见图2。由图2(a)可以看出，立方萤石结
构的CeO2均匀分散在海藻酸钙(CA)微珠中，CeO2基本为微米级且团聚现象得
到明显改善。整个CeO2-CA复合微珠表面为凹凸不平的结构，且有很多针孔出现，
不是真空冷冻干燥影响复合微珠的微孔结构形成与观察。从图2(b)可知，CeO2
和CeO2-CA复合微珠峰位置一致，表明CeO2-CA复合微珠衍射峰是由CeO2
造成的，CeO2衍射峰的位置与标准卡片一致[16]，进一步表明CeO2-CA复合微
珠中CeO2是具有较好催化性能的立方萤石结构。
图2 CeO2-CA复合微珠的SEM和XRD图
2.3 CeO2-CA复合微珠对甲基橙脱色实验
2.3.1 CeO2-CA复合微珠制备的单因素实验
CaCl2浓度为0.05 mol/L，CeO2质量浓度为3 g/L，交联时间为15 h，考察水
溶液中海藻酸钠(SA)质量浓度对CeO2-CA复合微珠对甲基橙脱色率的影响，结果
如图3所示。由图可知，SA质量浓度对CeO2-CA复合微珠对甲基橙的脱色性能
影响显著，随着SA质量浓度的增加，脱色率先增加后减小，当SA质量浓度为24
g/L时，脱色率为33.8%，当SA质量浓度增加至28 g/L时，脱色率降至31.5%。
因为其质量浓度大，SA溶液黏度高，导致单个CeO2-CA复合微珠的体积增大，
减少总的吸附面积，此外，太高的SA质量浓度会影响CeO2-CA复合微珠表面的
成孔性和孔径大小。
图3 SA质量浓度对甲基橙脱色率的影响曲线
SA质量浓度为24 g/L，CeO2质量浓度为3 g/L，交联时间为15 h，CaCl2浓度
对CeO2-CA复合微珠对甲基橙的脱色率影响如图4所示。随着CaCl2浓度增加，
甲基橙脱色率逐渐降低。当CaCl2浓度为0.03 mol/L时，脱色率达到39.6%，
CeO2-CA复合微珠的弹性随着CaCl2增加而增大，形成连接紧密的表面分子层，
使CeO2-CA复合微珠有较好的致密性。当CaCl2浓度大于0.03 mol/L时，会因
为Ca2+与SA中的古罗糖醛酸单元形成鳌合结构和配位结构[17]，使CeO2-CA
复合微珠中阳离子的吸附位点减少，而CaCl2浓度小于0.03 mol/L时，凝胶微珠
扁小干瘪，弹性较差，大小不均一，均使甲基橙的脱色率降低。
图4 CaCl2浓度对甲基橙脱色率的影响曲线
SA质量浓度24 g/L，CaCl浓度20.03 mol/L，交联时间为15 h，考察CeO2质
量浓度对CeO2-CA复合微珠对甲基橙的脱色率影响曲线如图5所示。
图5 CeO2质量浓度对甲基橙脱色率的影响曲线
CeO2-CA复合微珠中CeO2质量浓度对甲基橙的脱色率影响最为显著，当CeO2
质量浓度在3～4 g/L范围内，CeO2-CA复合微珠脱色率接近38%。SA分子中
的大量羧基基团与Ca2+通过离子交换形成具有良好网络结构的CA凝胶微珠，使
吸附剂的表面积增大，且CA表面更多的活性吸附位点(—COOH)裸露，这些裸露
的—COOH与CeO2表面羟基(见图1)发生缩合反应，把CeO2均匀固定在CA
微珠中，减少了粉体的CeO2团聚性(见图2a)，充分发挥了CeO2的可见光催化
性能，从而使CeO2-CA复合微珠对甲基橙有较好的脱色率。当CeO2质量浓度
超过4 g/L时，CeO2颗粒间团聚性增加，其比表面积减少，此外CeO2本身为淡
黄色粉体影响可见光的透过率，使脱色率降低。
2.3.2 温度的影响
温度是影响吸附过程的最重要的因素之一，不仅影响CeO2-CA复合微珠的物理化
学特性，还影响甲基橙分子的扩散，因此，决定甲基橙的脱色率。温度对甲基橙脱
色率的影响如图6所示。随着温度升高，甲基橙的脱色率迅速增大，在25 ℃时脱
色率达到最大值49.4%。低温不利于吸附(5～20 ℃)，高温时脱色率下降(35～
45 ℃)，可能是因为温度过低不利于甲基橙分子在溶液中的扩散及影响CeO2-CA
复合微珠的特性，高温削弱了CeO2-CA复合微珠和甲基橙分子间的静电交互作用
[18]。分析可知CeO2-CA复合微珠对甲基橙的吸附为放热过程。
图6 温度对甲基橙脱色率的影响曲线
2.3.3 时间的影响
吸附时间也是考察吸附剂吸附性能的1个重要指标，图7为吸附时间对甲基橙脱
色率的影响曲线。随着吸附时间的延长，甲基橙的脱色率呈明显的上升趋势，当吸
附时间为8 h，脱色率为49.8%，随后脱色率增加不明显，当吸附时间为12 h，
脱色率仅为50.1%，之后呈下降趋势。因为在吸附的初始阶段，CeO2-CA复合微
珠表面有较多的活性吸附位点，使甲基橙中的有色基团迅速吸附到CeO2-CA复合
微珠表面，随着CeO2-CA复合微珠的活性吸附位点被占据，吸附速率会减缓，脱
色率增加幅度也随之减缓，在8 h吸附达到平衡，当吸附时间大于12 h，脱色率
有所下降，表明CeO2-CA复合微珠对甲基橙的吸附以物理吸附为主。
图7 时间对甲基橙脱色率的影响曲线
2.3.4 pH值的影响
pH值在吸附过程中是非常重要的变量，因为溶液pH值会影响吸附剂的表面电荷
及吸附剂和染料的离子化[19]，pH值对甲基橙脱色率的影响结果如图8所示。在
pH值为3～6时，随着pH值升高，甲基橙的脱色率明显增加，但增加幅度缓慢，
在pH值为6时，达到峰值54.9%。在pH值为3～6时，虽然pH值升高，甲基
橙的脱色率降低显著且幅度较大，在pH值为9时，脱色率降至35.1%，表明
CeO2-CA复合微珠对甲基橙在弱酸性环境下有较佳的脱色率。分析认为：其一是
因为较强的酸性环境中存在大量的水合氢离子(H3O+)会与CeO2-CA复合微珠表
面的负电荷官能团发生静电吸引，导致CeO2-CA复合微珠脱色能力下降；其二碱
性环境中存在大量的OH-，出现甲基橙有色阴离子和OH-对CeO2-CA复合微珠
有效吸附区域的竞争；其三在弱酸环境中使CeO2-CA复合微珠中出现更多的活性
吸附位点使其对甲基橙具有较高的脱色率。
图8 pH值对甲基橙去除率的影响曲线
3 结 论
①以海藻酸钠(SA)为单体，CeO2为混合剂，通过Ca2+交联的方法制备出CeO2-
CA复合微珠，在室温(25 ℃)，弱酸性至中性环境中，吸附8 h时对甲基橙的脱色
率最好。
②CeO2-CA复合微珠的制备条件为：CaCl2浓度0.05 mol/L，SA质量浓度24
g/L，CeO2质量浓度3 g/L时形成大小一致的多孔网络凝胶微珠，CeO2均匀分
布于其中，其对甲基橙的脱色率近40%。
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