绿色与固态合成三金属合金对水体有机染料的高效去除研究

《BMC Biotechnology》：Green and solid-state approaches: dyes mitigation efficiency of two trimetallic alloys in aquatic environment

为解决工业有机染料对水生态环境的严重污染问题，Rabbani等人开展了一项关于两种三金属合金（CoNiCuOs与ZnNiCuOg）染料去除效率的研究。通过非溶剂化固态合成与绿色合成方法制备材料，系统评估其在剂量、紫外照射、温度及接触时间等条件下的降解性能。研究表明，固态合成材料对多种染料去除率显著优于绿色合成材料（如刚果红去除率达93.33%），为工业废水处理提供了高效可持续的新策略。

　　

随着工业快速发展，纺织、造纸和皮革等行业每年向水体排放数百万吨含染料废水，这些有机染料不仅造成水体视觉污染，更因其难以降解的特性对水生生物和人类健康构成严重威胁。染料的苯系、蒽醌类等原料在生产过程中可能转化为含重金属（如汞、镉、铬）或致癌芳香胺的化合物，进一步加剧环境风险。传统处理方法如化学混凝、吸附和生物处理存在成本高、易产生二次污染等局限，亟需开发新型高效修复技术。

在此背景下，Rabbani等人在《BMC Biotechnology》发表研究，通过非溶剂化固态法合成CoNiCuO_s（TMA_s）和植物提取物绿色合成ZnNiCuO_g（TMA_g）两种三金属合金，系统评估其对9种染料的去除性能。研究首次实现了对多种染料（刚果红、灿烂绿、橙黄1号等）的同步高效去除，为多金属氧化物在环境修复中的应用提供了新思路。

研究采用扫描电子显微镜（SEM）分析材料形貌，傅里叶变换红外光谱（FTIR）鉴定官能团，X射线衍射（XRD）表征晶体结构，并通过紫外-可见分光光度法量化染料去除率。通过调控材料剂量（2-8 mg/L）、紫外照射时间（10-50 min）、反应温度（25-45°C）和接触时间（5-25 min）等参数，全面优化去除条件。

材料表征结果

SEM显示TMA_g具有142-360 nm的多孔结构，TMA_s颗粒呈光滑皱褶球形，尺寸为80-434 nm。FTIR证实TMA_g表面存在吸附水分子（振动带3390 cm^-1），而TMA_s无此特征。XRD分析表明TMA_s晶体尺寸（1.76-7.53 nm）显著小于TMA_g（127-205 nm），且前者晶格应变（0.121-0.528）更高，可能与合成温度差异相关。

染料去除性能

在剂量优化实验中，TMA_s对伊文思蓝的去除率高达100%（8 mg/L剂量），显著优于TMA_g对灿烂绿的最高去除率（72%）。紫外照射条件下，TMA_s对台盼蓝的降解率（67%）为TMA_g（4.5%）的15倍。温度实验显示，45°C时TMA_s对刚果红的去除率（93.33%）远超TMA_g（15%），证实升温可促进吸附过程。接触时间影响较弱，30 min时TMA_s对伊文思蓝的去除率（53%）仍优于TMA_g对甲基黄的最高值（17%）。

机理探讨

研究提出三金属合金通过光生电子-空穴对产生羟基自由基（·OH）氧化染料分子。TMA_s因高温合成形成更活跃表面，且无水分子干扰其与染料的直接作用，而TMA_g表面吸附水可能阻碍活性位点接触。

本研究证实非溶剂化固态合成法可制备高性能染料去除材料，为工业废水处理提供新方案。未来可进一步探索多金属合金对其他有机污染物的降解潜力，并推动其在实地水处理中的应用。