郑刘春， 张 涛， 孟佩佩， 章莉娟

(1. 华南师范大学环境学院∥广东省化学品污染与环境安全重点实验室∥教育部环境理论化学重点实验室, 广州 510006; 2. 暨南大学环境学院， 广州 510632; 3. 华南理工大学化学与化工学院， 广州 510640)

吸附是目前应用最广泛、最经济可行的重金属离子去除方法[1]，大量吸附剂被应用于液相和气相中对污染物的吸附，特别是这些吸附剂具有吸附容量高、选择性好、吸附动力学快、经济可行、工艺效率高、环境友好等优点，因此具有较好的应用前景[2-3]. 在众多吸附材料中，纤维素作为世界上最丰富的生物可降解高分子材料之一，纤维素中复杂的超分子和形态结构可以通过羟基的化学改性引入功能化基团，从而改善其吸附性能[4]. 研究证实，含有多功能基团纤维素材料的吸附容量非常可观[5-7]. 本文前期研究[6]提出了一种新型、高效的重金属吸附剂——硫化螯合秸秆纤维(TMCS)，其中含有的-CS、-NH2和-NH-等基团可大幅提升TMCS对水体中Cd2+的吸附容量，采用相关的吸附等温模型分析了吸附行为. 然而，这些模型尚不能从定量的角度深入理解TMCS与Cd2+之间的吸附机理. 因此，需要用更科学的方法来定量描述吸附过程中的结合能、吸附位点以及官能团作用的吸附机理[8]. 基于此，通过密度泛函理论(DFT)计算可以研究复杂材料的机理和能量性质[9]，而且可为重金属吸附剂的修饰设计提供理论依据. ASADI-OJAEE等[10]利用DFT在分子水平上计算了Bi3+和纤维素基纳米复合材料之间的表面相互作用；CHEN等……