改性生菜叶基生物吸附剂LC/ALG-DTPA高效去除废水中Pb2+ 的机制与应用研究

为解决工业废水铅污染治理难题，研究人员创新性地利用藻酸盐(ALG)和二乙烯三胺五乙酸(DTPA)改性生菜叶(LC)开发新型生物吸附剂LC/ALG-DTPA。研究表明该材料对Pb2+ 的吸附效率达89.02%，最大吸附容量达168.35 mg·g-1 ，且对Pb2+ 的选择性显著优于Ni2+ 。该研究为农业废弃物资源化利用和重金属污染治理提供了绿色解决方案。

　　

随着工业化的快速发展，重金属污染已成为全球性环境挑战。其中铅(Pb)作为"2B类致癌物"，通过采矿、冶炼等活动进入水体，其浓度可达自然背景值的千倍以上，严重威胁生态系统和人类健康。传统处理方法如化学沉淀、膜过滤等存在能耗高、产生污泥等缺陷，而活性炭吸附又面临成本瓶颈。这促使科学家将目光转向农业废弃物资源化利用，但未改性生物质普遍存在吸附效率低、有机溶出等问题。

针对这一系列挑战，越南科学技术部资助的研究团队创新性地将生菜叶(LC)这种东南亚地区丰富的农业废弃物，与藻酸盐(ALG)和二乙烯三胺五乙酸(DTPA)进行复合改性，开发出新型生物吸附剂LC/ALG-DTPA。相关成果发表在《Journal of Hazardous Materials Advances》上，为重金属污染治理提供了经济高效的解决方案。

研究团队采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对材料进行表征，通过批次平衡实验系统考察了pH值、吸附剂用量、接触时间等参数影响。特别从越南河内市岱白公社采集的生菜叶作为原料，通过真空过滤和干燥工艺制备生物吸附剂。

研究结果显示，在DTPA/ALG比例为6.25:1时，材料性能最优。SEM显示改性后材料表面形成更密集的孔隙结构，BET比表面积从13.17增至41.01 m²
/g。FT-IR证实ALG的羧基与LC的氨基形成酰胺键，而DTPA的羧基与羟基产生氢键，共同构建了多功能吸附位点。动力学研究表明吸附过程符合准二级动力学模型，表明主要是化学吸附机制。等温线数据与Langmuir模型高度吻合(R²
=0.984)，最大吸附容量达168.35 mg·g^-1
，显著优于活性炭(162.33 mg·g^-1
)和黄瓜皮(133.60 mg·g^-1
)等常见吸附剂。

特别值得注意的是，LC/ALG-DTPA展现出优异的选择性，对Pb²⁺
的去除率(86.54%)远高于Ni²⁺
(30.13%)，这归因于Pb²⁺
较大的离子半径(1.19 ?)和DTPA-Pb配合物的高稳定常数(logK=18.8)。在实际废水处理测试中，材料对城市水体中Pb²⁺
的去除率达73.42%。经过5次再生循环后，吸附效率仍保持71.58%，显示出良好的稳定性。成本分析表明，每公斤生物吸附剂生产成本约23.83美元，具有显著的经济优势。

这项研究的创新价值在于首次将生菜叶与ALG-DTPA复合体系应用于重金属吸附，通过多尺度表征揭示了"羧基络合-胺基配位-静电吸引"的协同作用机制。不仅为农业废弃物高值化利用开辟了新途径，更提供了一种符合可持续发展理念的环境修复技术。未来研究可进一步优化生产工艺，探索材料在复合污染治理中的应用潜力，推动该技术从实验室走向工程实践。

研究结论强调，LC/ALG-DTPA生物吸附剂兼具高效性、选择性和经济性三重优势，其简单的制备工艺和良好的再生性能，特别适合在发展中国家推广使用。这项工作为开发"以废治污"型环境功能材料提供了重要参考，对实现联合国可持续发展目标中"清洁饮水和卫生设施"的指标具有积极意义。