羧甲基纤维素-聚乙烯醇-柠檬酸镁复合材料选择性吸附水产养殖水中氟喹诺酮类抗生素的研究

为解决水产养殖中氟喹诺酮类抗生素(FQs)残留污染问题，研究人员开发了羧甲基纤维素-聚乙烯醇-柠檬酸(CMC-PVA-CA)复合吸附材料，并通过引入镁离子(CMC-PVA-CA-Mg)增强选择性吸附能力。研究采用FT-IR、SEM、BET等技术表征材料特性，结合动力学模型和等温吸附实验揭示化学吸附主导的去除机制。该材料对NOR、CIP等4种FQs的去除率超70%，最大吸附量达258.72 mg g-1 ，为水产废水处理提供了新型环保解决方案。

　　

水产养殖业的快速发展带来了抗生素滥用问题，氟喹诺酮类抗生素(FQs)如诺氟沙星(NOR)、环丙沙星(CIP)等因广谱抗菌特性被大量使用，其残留物通过食物链富集可诱发细菌耐药性，严重威胁生态系统和人类健康。传统水处理方法对低浓度FQs去除效率有限，开发高效、环保的吸附材料成为研究热点。

越南FT Pharma公司的研究人员在《Desalination and Water Treatment》发表研究，通过交联反应制备羧甲基纤维素-聚乙烯醇-柠檬酸(CMC-PVA-CA)复合材料，并引入镁离子开发出CMC-PVA-CA-Mg吸附剂。研究采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)证实材料成功合成，扫描电镜(SEM)显示其具有纳米-微米级多孔结构，比表面积达51.4208 m²
g^-1
。通过动力学模型和等温吸附实验，结合高效液相色谱-荧光检测器(HPLC-FLD)分析，系统评估了材料对4种FQs的去除效能。

3.1. FT-IR光谱分析
FT-IR谱图显示，CMC-PVA-CA-Mg在548 cm^-1
处出现Mg-O键特征峰，证实镁离子通过配位键与聚合物网络结合。相较于商业CMC，材料中-OH伸缩振动峰减弱，表明柠檬酸(CA)成功引发酯化交联反应。

3.2. 材料形貌表征
SEM显示材料具有三维多孔结构，孔径分布为22.304 ?的介孔特征。能谱分析(EDS)证实镁元素均匀分布，质量占比达11.19%，为FQs的络合吸附提供活性位点。

3.4. 吸附性能研究
伪二级动力学模型(R²
=0.97)表明吸附过程以化学吸附为主。Freundlich等温模型拟合优度更高(R²
=0.99925)，揭示多层吸附特性，最大吸附容量为258.72 mg g^-1
。镁离子与FQs的羧基/羰基形成1:1或1:2络合物是核心机制。

3.6. 实际应用评估
固相萃取(SPE)实验显示，CMC-PVA-CA对NOR等4种FQs的回收率超70%，而商业HLB柱达104.6%。在水产废水处理中，材料受溶解性有机物干扰导致效率降低，但仍保持稳定吸附性能。

该研究创新性地将生物质材料与金属离子络合技术结合，开发的CMC-PVA-CA-Mg兼具高吸附容量(258.72 mg g^-1
)和选择性，为水产养殖废水处理提供了可持续解决方案。材料可扩展应用于激素、农药等污染物去除，其交联网络结构和镁离子协同作用机制为新型环境功能材料设计提供了理论依据。研究通过HPLC-FLD建立的分析方法(LOD低至4.9 μg L^-1
)也为环境痕量污染物检测提供了技术参考。