细菌纳米纤维素/铜铁氰化物复合物（BNC/Cu-FC）高效吸附水溶液中放射性铯离子（Cs(I)）的创新研究

针对核废水中放射性137 Cs+ 污染难题，埃及原子能机构等团队开发了基于细菌纳米纤维素（BNC）与铜铁氰化物（Cu-FC）的复合吸附材料BNC/Cu-FC。研究表明，该材料对Cs(I)的最大吸附容量达160.51 mg/g，符合伪二级动力学模型，兼具选择性高（Kd 104 mL/g）和环保特性，为核废水处理提供了可持续解决方案。

　　

放射性元素在能源、医疗等领域的广泛应用导致¹³⁷
Cs⁺
等核污染物大量释放。这类离子半衰期长达30.17年，易通过食物链富集，对人体生殖系统等造成不可逆损伤。传统吸附材料如沸石、金属硫化物虽有效，但存在二次污染风险。细菌纳米纤维素（BNC）因其三维纳米纤维网络（10–90 nm）、高机械强度和可功能化特性，成为理想载体。埃及原子能机构与科学技术研究应用城团队通过将铜铁氰化物（Cu-FC）固载于BNC，开发出新型复合吸附剂BNC/Cu-FC，成果发表于《International Journal of Biological Macromolecules》。

研究采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电镜（SEM）、热重分析（TGA）等技术表征材料，通过批次实验优化吸附条件。关键步骤包括：BNC的微生物合成、氨基硅烷表面修饰（引入Cu²⁺
结合位点）、Cu-FC原位生长，以及连续流系统验证实际应用潜力。

结果与讨论

1. 材料表征：BNC/Cu-FC的SEM显示Cu-FC均匀分布于纳米纤维表面，EDX证实Fe、Cu元素成功负载。FTIR中–CN特征峰（2080 cm^?1
   ）验证Cu-FC存在。
2. 吸附性能：pH=7时吸附最佳，伪二级动力学模型（R²

0.99）表明化学吸附主导。Langmuir模型拟合最大容量为160.51 mg/g，优于多数报道材料（如NaTS的140.3 mg/g）。

1. 选择性机制：Cu-FC的开放框架结构优先捕获Cs⁺
   （离子半径匹配），Na⁺
   /K⁺
   存在下仍保持高选择性（K_d

10⁴
mL/g）。

1. 热力学分析：ΔG⁰
   <0（自发）、ΔH⁰

0（吸热）表明升温有利吸附，25–45°C内效率提升12%。

结论
BNC/Cu-FC通过Cu-FC的离子筛效应与BNC的绿色载体特性协同作用，实现了Cs(I)的高效、安全去除。其可规模化生产特性（BNC微生物发酵）与模块化设计（连续流系统适用性）为核电站废水处理提供了工业化潜力。该研究为放射性污染治理开辟了“生物基材料+无机捕获剂”的创新路径。