共价工程化磁性纳米吸附剂实现高容量可回收阴离子染料修复

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Covalently engineered magnetic nanoadsorbent for high-capacity and recyclable anionic dye remediation

本文报道了一种新型共价修饰磁性纳米吸附剂Fe3O4@C@PCI-AC，通过酰胺键固载带正电的咪唑基团和烷基链，实现对阴离子染料的高效吸附（CR：176.86 mg/g，MO：52.71 mg/g）。该材料兼具优异的pH稳定性（3-12）、抗干扰能力和磁回收性（7次循环后保持49%容量），为复杂废水处理提供了新策略。

　　

Highlight

本研究通过共价功能化核壳结构Fe₃O₄@C纳米颗粒，开发出带正电的纳米吸附剂（Fe₃O₄@C@PCI-AC）。该材料展现出高吸附容量、结构稳定性和磁性可回收性，成功克服了传统吸附剂的局限性。该材料对阴离子染料表现出卓越的去除性能，对刚果红（CR）和甲基橙（MO）的朗缪尔最大吸附容量分别达到176.86 mg/g和52.71 mg/g。吸附动力学符合准二级模型，等温线数据符合朗缪尔模型（R²>0.99），表明以化学吸附为主的单分子层吸附过程，其驱动力包括协同的静电吸引、π-π堆积和氢键作用。该吸附剂具有卓越特性，包括在较宽pH范围（3-12）内优异的稳定性、可回收性（连续七次循环后仍保持49%的吸附容量）以及在共存金属离子或高盐度条件下的强抗干扰能力。这些特性归因于共价功能化诱导的结构稳定性和多机制吸附相互作用。混合染料吸附实验表明，该吸附剂对染料的优先吸附顺序为CR > MO > RhB，显示出其在靶向废水处理中的应用潜力。

Conclusion

本研究通过将咪唑基团和烷基链共价修饰到核壳Fe₃O₄@C纳米颗粒上，开发了一种带正电的纳米吸附剂（Fe₃O₄@C@PCI-AC）。该吸附剂展现出高吸附容量、结构稳定性和磁性可回收性，以解决传统吸附剂的关键局限性。该材料对阴离子染料去除表现出卓越性能，对CR和MO实现了高去除效率，其朗缪尔最大吸附容量...（此处原文未完整，但根据上文可知具体数值）。