镁铁层状双氢氧化物(MgFe-LDHs)的简易合成及其对水中孔雀石绿染料的高效吸附去除研究

工业废水中的孔雀石绿(MG)染料对生态环境和人类健康构成严重威胁。本研究通过水热法无添加剂合成了镁铁层状双氢氧化物(MgFe-LDHs)，在优化条件下对MG的去除率高达98%，最大吸附容量达1710.0 mg g–1 。该材料通过H键、π-π作用等多机制协同吸附，且可循环使用4次以上，为工业废水处理提供了高效环保的解决方案。

　　

工业染料污染是当前全球面临的重要环境问题，其中孔雀石绿(Malachite Green, MG)作为一种高毒性的三苯甲烷类染料，被广泛应用于纺织、水产养殖等领域，但其致癌性和生态毒性令人担忧。传统水处理方法难以有效去除这类可溶性有机污染物，亟需开发新型高效吸附材料。

针对这一挑战，来自中国的研究团队在《Surfaces and Interfaces》发表研究，通过简易水热法（160°C，6小时）成功合成了纳米级镁铁层状双氢氧化物(MgFe-LDHs)。这种材料无需添加剂即可形成尺寸<10 nm的片状立方结构，具有高比表面积和丰富活性位点。研究人员系统考察了吸附剂用量、接触时间、pH值等因素对MG去除效果的影响，发现其在pH=7时仅需少量材料即可实现98%的脱色率。

关键技术包括：水热合成法制备LDHs、X射线衍射(XRD)和电子显微镜表征材料结构、批量吸附实验优化条件、动力学和等温线模型拟合（伪二级动力学，Langmuir和Sips模型）、热力学参数计算以及循环稳定性测试。

研究结果显示：

1. 材料表征：XRD和TEM证实合成的MgFe-LDHs具有典型层状结构，比表面积达189 m²
   g^–1
   ，孔径分布利于染料分子扩散。
2. 吸附性能：在303 K时，Langmuir模型计算的最大吸附容量为1541.3 mg g^–1
   ，Sips模型则达1710.0 mg g^–1
   ，远超多数报道的吸附剂。
3. 作用机制：FTIR和Zeta电位分析揭示吸附过程涉及静电吸引、氢键、π-π堆积和孔隙填充等多重相互作用。
4. 再生性能：经过4次循环后，吸附效率仍保持初始值的90%以上，证实材料具有优异的稳定性。

结论部分强调，该研究开创性地开发了无添加剂合成MgFe-LDHs的绿色工艺，其卓越的吸附性能源于独特的层状结构和多重相互作用机制。相较于传统方法，该技术具有成本低、操作简便、环境友好等优势，为工业废水处理提供了新思路。作者Gariyasee Dutta等特别指出，材料对pH的宽适应性（pH 4-10范围内效率>85%）和磁性分离潜力（Fe组分的存在）使其具备实际应用前景，未来可通过放大实验推动产业化应用。