编辑推荐：
针对 Pb (Ⅱ) 污染带来的环境与健康风险，研究人员采用改进共沉淀法合成 Fe-Mn-Ni 层状双氢氧化物 - 生物炭复合材料（LDH/CSB500）用于去除水中 Pb (Ⅱ)。发现其在 pH 5.5 等条件下吸附效果佳，揭示多机制协同作用，为含铅废水治理提供新方向。
铅（Pb）作为一种广泛存在于地壳的有害元素，其带来的污染问题日益严峻。自然过程如火山喷发、 sediment erosion（ sediment erosion，泥沙侵蚀），以及人类活动如 mining（ mining，采矿）、 metal smelting（ metal smelting，金属冶炼）等，均导致大量 Pb 进入水和土壤环境。Pb 污染不仅影响生态系统，还会对人体健康造成严重威胁，可引发脑损伤、肾脏疾病、贫血和肝脏疾病等。传统的 Pb (Ⅱ) 去除方法如化学沉淀、膜过滤等，存在运行成本高、易产生二次污染、处理低浓度溶液效率低等问题。因此，开发高效、经济的吸附材料成为解决 Pb (Ⅱ) 污染问题的关键。
在这样的背景下，重庆交通大学的研究人员开展了相关研究，旨在开发一种高效的吸附材料用于去除水中的 Pb (Ⅱ)，相关研究成果发表在《Inorganic Chemistry Communications》。
研究人员采用改进的共沉淀法合成了 Fe-Mn-Ni 层状双氢氧化物 - 生物炭复合材料（LDH/CSB500）。为了探究该复合材料的性能，研究中用到了多种关键技术方法，包括 X 射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X 射线光电子能谱（XPS）和扫描电子显微镜（SEM）等，用于对材料进行结构表征和吸附机理分析。
吸附性能研究
通过实验确定了 LDH/CSB500 去除 Pb (Ⅱ) 的最佳操作条件为 pH 5.5、固液比 1 g/L、反应时间 120 min（298.15 K）。吸附动力学研究表明，其符合准二级动力学模型（R2＞0.95），这表明化学吸附在吸附过程中起主导作用。
吸附等温线研究
Langmuir 等温线模型能很好地描述吸附平衡数据，计算得出该复合材料对 Pb (Ⅱ) 的最大单层吸附容量（Qmax）为 474.69 mg/g，显示出较强的吸附能力。
热力学研究
热力学分析显示，吸附过程是自发且吸热的，其中 ΔG°＜0，ΔH° = 17.395 kJ/mol，进一步揭示了该吸附过程的特性。
结构表征与机理分析
SEM 分析表明，与原始生物炭（CSB500）相比，LDH/CSB500 表面粗糙，有大量细槽，增加了比表面积，有利于吸附。XRD、FTIR、XPS 等分析揭示了该复合材料去除 Pb (Ⅱ) 的机制包括离子交换、配体络合、同晶取代、表面沉淀等。此外，XPS 证实了过程中 Fe 和 Mn 元素的氧化还原转变，表明该复合材料还具有额外的催化潜力。
研究结论表明，LDH/CSB500 复合材料在去除水中 Pb (Ⅱ) 方面表现出优异的性能，其独特的层状结构、较大的表面积和介孔分布，以及 Fe、Mn、Ni 元素的协同作用，使其具有高效的吸附能力和多种吸附机制。该研究为治理 Pb (Ⅱ) 污染的水体提供了一种有前景的吸附材料和新的技术思路，有助于推动重金属污染治理领域的发展，为解决环境中的重金属污染问题提供了重要的参考和借鉴。
