松子壳基羟基磷灰石/磁性羟基磷灰石生物炭对阴离子偶氮染料的吸附性能与循环利用评估

本研究针对工业废水中的阴离子偶氮染料（如Eriochrome Black T (EBT)和Congo Red (CR)）污染问题，开发了松子壳生物炭（PB）及其羟基磷灰石（HAP）改性（PBH）和磁性HAP改性（PBH-Fe）材料。结果表明，HAP修饰显著提升吸附容量（EBT: PBH达46.06 mg/g；CR: PBH达62.96 mg/g），且PBH-Fe因磁性特性回收率超90%。该研究为低成本、高效且可循环的水处理技术提供了新思路。

　　

随着全球人口增长和工业化进程加速，纺织、印染等行业排放的合成染料对水环境造成严重威胁。其中，含偶氮基团（N=N）的阴离子染料（如Eriochrome Black T和Congo Red）因其化学稳定性和水溶性，难以通过传统方法（如絮凝、膜过滤）有效去除，且可能诱发癌症、突变等健康风险。尽管吸附技术因操作简单、成本低廉备受关注，但普通生物炭（Biochar, PB）吸附容量低、回收困难等问题限制了其应用。为此，韩国研究人员在《Applied Surface Science》发表论文，通过羟基磷灰石（Hydroxyapatite, HAP）和磁性Fe修饰松子壳生物炭，系统评估其对EBT和CR的吸附效能与循环利用潜力。

研究采用松子壳为原料，通过热解制备PB，并分别用HAP和磁性HAP改性得到PB_H和PB_H-Fe。通过元素分析、比表面积测定（BET）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）等技术表征材料特性，结合批量吸附实验探究pH、离子强度等环境因素的影响。

元素分析及物理性质
PB_H-Fe的灰分含量最高（37.47%），证实HAP和Fe的成功负载。改性后材料孔径扩大，为染料吸附提供更多活性位点。

吸附性能比较
HAP修饰使PB对EBT和CR的最大吸附量（Q_max）提升37倍（EBT: 1.24→46.06 mg/g）和53倍（CR: 1.18→62.96 mg/g），归因于HAP的磷酸钙组分与染料间的静电作用和离子交换。PB_H-Fe虽吸附量略低，但磁性使其回收率超90%，显著降低运营成本。

环境因素影响
酸性条件（pH=3）最利于CR吸附，而EBT在pH=6时效果最佳。高离子强度会竞争吸附位点，但PB_H和PB_H-Fe仍保持较高稳定性。

结论与意义
该研究首次系统阐明磁性HAP-生物炭对阴离子染料的吸附机制与环境适应性。PB_H-Fe兼具高效吸附与便捷回收特性，为工业废水处理提供了一种绿色、可持续的解决方案。未来可进一步优化改性工艺，拓展其在复杂废水体系中的应用。