膨胀石墨/槐豆胶/壳聚糖复合材料的制备及其对水体中铅离子的高效吸附性能研究

针对水体Pb2+ 污染治理难题，研究人员开发了膨胀石墨/槐豆胶/壳聚糖复合材料（GLCs），通过Langmuir等温模型和PFO动力学验证其最大吸附量达445.70 mg/g，5次循环后效率仅降低2%，为水净化提供了高性能可持续吸附剂方案。

　　

随着工业发展加剧，铅(Pb²⁺
)等重金属对水体的污染已成为全球性环境危机。世界卫生组织(WHO)规定饮用水中Pb²⁺
浓度需低于0.01 mg/L，但传统处理方法存在成本高、效率低等问题。吸附法因其高效经济备受关注，但现有吸附剂普遍存在机械强度差、功能单一等缺陷。

为解决这一难题，来自捷克和埃及的研究团队创新性地将膨胀石墨(EG)、槐豆胶(LB)和壳聚糖(CS)结合，开发出具有多重优势的GLCs复合材料。研究通过Brunauer-Emmett-Teller(BET)分析、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等技术系统表征材料特性，结合吸附动力学和热力学研究，证实该材料在pH=4、20℃条件下25分钟即可达到445.70 mg/g的Pb²⁺
吸附容量，且循环稳定性优异。相关成果发表在《International Journal of Biological Macromolecules》上，为重金属污染治理提供了新思路。

关键技术包括：1) 复合材料的溶剂浇铸-冷冻干燥制备工艺；2) BET比表面积和孔径分布分析；3) 吸附动力学(PFO模型拟合)和等温线(Langmuir模型)研究；4) X射线光电子能谱(XPS)表征表面化学状态；5) 循环吸附-解吸实验评估稳定性。

【Materials characterizations】部分显示：GLCs具有2.53 nm的介孔结构和382.8 m²
/g的比表面积，FTIR证实其富含-OH、-NH₂
等活性基团。

【Conclusion】指出：GLCs的吸附过程符合单分子层吸附机制，ΔG⁰
为负值证实其自发特性，5次循环后效率仍保持98%，显著优于传统吸附剂。

该研究的突破性在于：首次将EG的优异传质性能与LB/CS的生物亲和性相结合，创制的GLCs兼具物理吸附和化学螯合双重机制。其高达445.70 mg/g的吸附容量较文献报道的磁性MOFs改性壳聚糖(238.06 mg/g)提升87%，且原料均来自可再生资源，符合绿色化学理念。这项工作不仅为铅污染治理提供了高效解决方案，更为设计多功能环境修复材料提供了范式。