氧化石墨烯/蒙脱石纳米复合材料在抗生素废水处理中的应用及环境友好性评估

为解决抗生素污染引发的环境风险问题，研究人员开发了氧化石墨烯(GO)/蒙脱石(MMT)纳米复合材料(MG-5)，通过FTIR、XPS等技术证实其通过静电作用、π-π堆积等多机制高效去除氧氟沙星(OFC，89%)等抗生素，且经6次循环后仍保持稳定性。该材料显著降低GO对绿豆和黄瓜种子的毒性，为绿色废水处理提供新策略。

　　

抗生素污染已成为全球水环境治理的严峻挑战。随着制药工业发展和医疗活动增加，氧氟沙星(OFC)、诺氟沙星(NOR)等抗生素通过生产废水、人体排泄等途径持续进入水体，不仅破坏生态平衡，更导致耐药基因扩散，直接威胁人类健康。传统水处理技术如膜分离和高级氧化存在成本高、二次污染等问题，而氧化石墨烯(GO)虽具有优异吸附性能，但其纳米片易团聚且生物毒性显著，限制实际应用。针对这一难题，印度Graphic Era大学的研究团队创新性地将GO与天然蒙脱石黏土(MMT)复合，开发出兼具高效吸附性和环境友好性的纳米材料MG-5，相关成果发表于《Materials Chemistry and Physics》。

研究采用改进Hummers法制备GO-3，通过酸活化处理蒙脱石(AMT-4)，以1:0.25比例复合获得MG-5。利用FTIR、XRD、Fe-SEM+EDAX等表征手段确认材料结构，通过批量吸附实验评估性能，并结合植物发芽实验验证环境安全性。

材料表征与性能优化
XPS和FTIR证实MG-5成功保留GO的羧基(-COOH)和MMT的硅氧烷结构，比表面积达44.2 m²
/g。pH 6-7时对OFC去除率达89%，优于单一组分。

吸附机制解析
XPS和pH实验揭示吸附依赖静电吸引(antibiotics带正电时)、氢键、π-π堆积和孔隙填充等多重作用，其中MMT的加入显著增强疏水相互作用。

广谱抗生素去除
MG-5对CIP、NOR、四环素(TTC)的去除率均>85%，证实其适用于多种喹诺酮类和四环素类抗生素。

环境友好性验证
绿豆和黄瓜种子发芽实验显示，MG-5处理后的废水毒性较原始GO-3降低60%，归因于MMT对GO的封装阻隔作用。

结论与展望
该研究通过MMT与GO的协同效应，首次实现抗生素吸附性能与环境安全性的双重突破。MG-5的6次循环稳定性（效率保持>80%）和低植物毒性使其具备工业化应用潜力，为联合国可持续发展目标(SDGs)中清洁水供应提供技术支撑。未来研究可进一步探索材料在动态流动体系中的表现及对耐药基因的阻断效应。