丝素蛋白/胶原/透明质酸复合水凝胶的构建及其对铅离子吸附性能研究

本研究针对重金属铅(Pb2+ )污染问题，通过溶剂交换技术构建SF/Col/HA复合水凝胶。该材料具有三维多孔结构(孔隙率60%-80%)和优异机械性能(抗压强度4-6 MPa)，FTIR和XRD证实其β-折叠结构，对Pb2+ 最大吸附量达8.53 mg/g，去除效率81.2%。为重金属废水处理提供了新型生物吸附材料。

　　

随着全球工业化的快速发展，重金属污染已成为严峻的环境问题。其中铅(Pb²⁺
)因其高毒性和生物累积性，可导致贫血、神经系统损伤甚至死亡，对人类健康构成重大威胁。传统处理方法如化学沉淀、离子交换等存在成本高、操作复杂等局限，亟需开发高效环保的新型吸附材料。

在此背景下，来自泰国的研究人员在《Resources Chemicals and Materials》发表研究，通过溶剂交换技术(SET)构建丝素蛋白(SF)/胶原(Col)/透明质酸(HA)复合水凝胶。该材料以蚕茧提取的SF为基质，结合Col的α-螺旋纤维和HA的高亲水性，采用CaCl₂
-甲酸溶剂系统交联，形成具有三维互联孔道的网络结构。研究证实该材料对Pb²⁺
的吸附符合Freundlich等温模型和准二级动力学，最大吸附容量达8.53 mg/g，为重金属废水处理提供了新型生物吸附解决方案。

研究采用FTIR、XRD、SEM、TGA、DSC等技术系统表征材料特性。通过吸附实验考察剂量、pH、接触时间等因素影响，结合SEM-EDS和元素映射分析验证吸附机制。

3.1 碳质材料的制备
通过SET技术成功制备SF/Col/HA水凝胶，FTIR显示1621-1622 cm^-1
处酰胺I特征峰，证实β-折叠结构。XRD在19.9°出现增强衍射峰，表明Col的加入提升了结晶度。

3.2 铅吸附测试
质量比70:25:5的复合水凝胶表现最佳：在pH=5.5、吸附剂剂量0.3 g时，Pb²⁺
去除率达81%。吸附过程符合准二级动力学(R²
=0.9886)，表明化学吸附主导。EDS图谱证实Pb均匀分布在材料表面。

该研究创新性地将天然生物材料SF、Col、HA协同整合，其三维多孔结构(孔隙率80%)既提供了吸附位点，又通过β-折叠结构维持机械稳定性。相较于纯壳聚糖(36.61 mg/g)等传统生物吸附剂，该材料在保持较高吸附容量(8.53 mg/g)的同时，具有更好的结构稳定性和可调控性。研究为开发环境友好型重金属吸附材料提供了新思路，拓展了丝蛋白在环境修复领域的应用前景。