氮掺杂非洲大蜗牛壳几丁质吸附剂对氯己定的高效去除：动力学机制与环境应用

研究人员针对新兴污染物氯己定(CHX)的水体污染问题，开发了基于废弃蜗牛壳的氮掺杂几丁质吸附剂(N-ASCA)。通过系统研究揭示了其91%去除效率的吸附机制，证实了伪二级动力学和Langmuir模型主导的π-π相互作用与静电吸附路径，ΔG=-2.79 kJ/mol证明自发过程，为低成本水处理提供了SDGs实践范例。

　　

随着医疗消毒剂和日用化学品的广泛使用，氯己定(CHX)作为典型新兴污染物在水体中持续累积，其代谢产物对氯苯胺具有强致癌性，常规处理方法存在效率低、二次污染等问题。尼日利亚东南部曾报告722例与之相关的癌症病例，凸显了开发新型处理技术的紧迫性。

针对这一挑战，尼日利亚纳姆迪·阿齐克韦大学的研究团队创新性地利用当地废弃非洲大蜗牛壳，通过氮气氛围煅烧制备氮掺杂几丁质吸附剂(N-ASCA)，系统研究了其对CHX的去除效能。该成果发表在《Next Materials》期刊，揭示了表面化学修饰对生物质吸附剂性能的调控机制。

研究采用多尺度表征与建模相结合的技术路线：通过BET测得煅烧后比表面积从2.85激增至132.15 m²
/g；FTIR追踪了羟基/羰基等官能团变化；SEM-EDX证实吸附后氮/氯元素峰出现；XRD显示新衍射峰证实CHX成功负载。采用OFAT方法优化pH、剂量等参数，结合非线性模型分析动力学数据。

【3.1 吸附剂表征】
BET分析显示煅烧使N-ASCA孔径从9.765 nm缩小至6.732 nm，但孔体积增长百倍。FTIR在1471 cm^-1
出现C=O酰胺特征峰，SEM显示吸附后表面粗糙度增加，EDX检测到Cl元素信号，共同证实CHX成功负载。XRD新出现的45°和55°衍射峰为吸附过程提供了晶体学证据。

【3.2 批量吸附研究】
pH实验揭示碱性条件(pH=8)下达到91%去除率，归因于去质子化表面与阳离子CHX的静电吸引。浓度实验显示在40 mg/L时出现吸附平台，80 mg/L后显著下降，符合Langmuir单层吸附特征。

【3.3 过程建模】
伪二级动力学模型(R²
=0.999)优于伪一级模型，表明化学吸附主导。修正Freundlich机理模型显示表面异质性作用，Langmuir模型拟合得最大吸附量94.92 mg/g，RL=0.00328证实强亲和力。

【3.5 热力学分析】
ΔH=75.9 kJ/mol表明吸热过程，ΔG=-2.79 kJ/mol(308 K)证实自发进行，ΔS=0.0091 J/K·mol提示界面有序性变化。

该研究创新性地将食品废弃物转化为高效吸附材料，其氮掺杂策略使吸附容量超越传统生物炭30%以上。提出的π-π相互作用与静电协同机制为设计阳离子污染物吸附剂提供了新思路，同时响应了联合国可持续发展目标(SDGs)中废弃物资源化倡议。实际应用中，原料易得与简单煅烧工艺使其具备工业化潜力，尤其适合发展中国家医疗废水处理。未来研究可进一步探索材料再生性能及在实际水体复杂组分中的竞争吸附行为。