磁性超分子溶剂：纺织废水中染料高效提取与光催化降解的创新工具

纺织废水中的有毒染料严重威胁生态环境，传统处理方法存在效率低、成本高等问题。本研究首次开发了具有磁性、光催化活性和可重复使用性的超分子溶剂(SUPRAS)，通过四己基铵盐诱导共凝聚形成，实现了pH 3-9、盐浓度0.05-1 M条件下对阴/阳离子及中性染料的高效同步提取(VSUPRAS/Vwater低至0.0025)，提取效率达98.9%；并通过磁性分离后UV光催化实现97%的酸性红88降解，无需再生即可循环使用三次。该研究为纺织废水处理提供了环境友好型解决方案。

　　

纺织行业每年产生含10,000吨染料的废水，其中10-15%未固着的染料直接排放，不仅阻碍水体光合作用，更因致癌致突变特性威胁水生生态和人类健康。现有物理吸附法无法彻底降解染料，而光催化技术又面临催化剂回收困难、处理浓度受限等瓶颈。如何开发兼具高效提取和彻底降解功能的材料，成为环境治理领域的重要挑战。

研究人员创新性地将超分子溶剂(SUPRAS)与磁性纳米颗粒(MNPs)结合，通过四己基铵盐诱导共凝聚，构建了具有海绵状纳米结构的磁性溶剂。研究采用扫描电镜和低温电镜表征溶剂形貌，通过相图分析确定最佳合成条件，并系统考察了pH、盐浓度等参数对染料提取效率的影响。光催化实验采用400W汞灯照射，利用紫外-可见光谱监测降解过程。

在"设计、合成和表征磁性SUPRAS"部分，研究证实四己基铵离子碳链长度决定溶剂磁性，当使用四己基铵(He₄N⁺)时，SUPRAS对oSUD+oUDA和MNPs-oSUD的包载率分别达100%和0.9-1.8%(w/v)。电镜显示溶剂形成三维双分子层网络，磁性纳米颗粒均匀分布其中。"染料提取-光降解应用"章节显示，该溶剂在pH 3-9、NaCl 0.05-1 M条件下，对酸性红88(AR88)、孔雀石绿(MG)和俾斯麦棕(BBY)的提取效率分别达100%、88.8%和96.2%。特别值得注意的是，对500 mg/L高浓度AR88的光降解率在90小时内达97%，速率常数(0.47 L mol^-1 min^-1)远超传统磁铁矿催化剂。

研究结论表明，这种基于表面活性剂单体(surfmer)的磁性SUPRAS突破了传统处理技术的局限：通过混合作用机制(静电、CH-π键等)实现多类型染料同步去除；磁性分离特性简化了操作流程；溶剂液态特性使其无需再生即可重复使用。相比文献报道的17种磁铁矿光催化剂，该体系首次实现500 mg/L高浓度染料的完全脱色，且V_SUPRAS/V_water比低至0.0025，大幅降低了处理成本。论文发表在《Environmental Technology》上的这项研究，为纺织废水处理提供了可规模化应用的绿色解决方案，未来通过优化流动混合系统和自然光反应器，有望进一步推动该技术的实际应用。