Temperature‐Tunable Adsorption of Methylene Blue by Poly(AAc‐Co‐AAm) Hydrogels: Swelling Behavior, Kinetics, and Isotherm Studies

亚甲蓝 肿胀 的 动力学 吸附 自愈水凝胶 化学 化学工程 高分子化学 材料科学 核化学 复合材料 有机化学 催化作用 物理 工程类 光催化 量子力学
作者
Pratibha Mandal,Kawale Ashlesha Purushottam,Nishant Kumar Shekhar,Arti Srivastava,Sheetal Jaiswal,M.K. Bharty,Rajesh Kumar
出处
期刊:Journal of Applied Polymer Science [Wiley]
标识
DOI:10.1002/app.57626
摘要

ABSTRACT In this study, poly(acrylic acid‐co‐acrylamide) [poly(AAc‐co‐AAm)] hydrogels were synthesized via free radical polymerization using acrylic acid (AAc), acrylamide (AAm), and N, N′‐methylenebisacrylamide (MBA) as a crosslinker. The synthesized hydrogels were characterized by FTIR, 1 H‐NMR, TGA, and SEM to confirm structural integrity, crosslinking, and thermal stability. Swelling behavior was evaluated at varying temperatures (30°C, 35°C, and 45°C) and pH (3.0–8.0). Maximum equilibrium swelling was observed for poly(AAc‐co‐AAm)3 due to higher hydrophilic group content, reaching saturation within 3 h. Swelling increased with both temperature and pH due to hydrogen bond disruption and ionic repulsion. TGA demonstrated a three‐step decomposition, indicating stability up to ~180°C. Adsorption studies were performed by using methylene blue (100 mg/L) with 12 mg of hydrogel at pH 8.0. Optimal dye uptake occurred within 8 h. Adsorption increased with increase in dye concentration (20–100 mg/L), and the hydrogel showed enhanced adsorption at higher pH due to deprotonation of carboxylic groups. Kinetic analysis confirmed the pseudo‐second‐order model ( R 2 > 0.995) best described the process, indicating chemisorption. Freundlich isotherm ( R 2 = 0.998) best fit equilibrium data, suggesting multilayer adsorption on a heterogeneous surface. These findings validate the hydrogels as efficient, pH‐sensitive, and thermo‐responsive adsorbents for dye removal applications.

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