MoS2/磁性马铃薯残渣生物炭高效去除罗丹明B的性能与机制研究

为解决染料废水中有害污染物罗丹明B（RhB）的去除难题，研究人员通过制备MoS2负载的磁性马铃薯残渣生物炭（MoS2/MBC），显著提升RhB吸附能力至260.93 mg·g?1，揭示了化学单层吸附主导的机制，为农业废弃物资源化与废水治理提供了低成本高效方案。

　　

染料工业的快速发展导致大量含罗丹明B（RhB）的废水排放，这种碱性染料不仅难以降解，还会对人体呼吸系统和眼睛造成刺激。传统吸附剂如活性炭成本高、效率低，而农业废弃物马铃薯残渣的处理也面临环境压力。如何将这两种问题协同解决，成为环境科学领域的重要挑战。

针对这一难题，宁夏某淀粉加工厂联合研究团队提出创新方案：将马铃薯残渣转化为生物炭（BC），并通过负载二硫化钼（MoS₂）和磁性Fe₃O₄纳米颗粒，开发出新型复合材料MoS₂/MBC。这项发表在《Industrial Crops and Products》的研究显示，该材料对RhB的吸附量达到260.93 mg·g^?1，是原始生物炭的5.3倍，远超同类材料。

研究团队采用共沉淀-水热合成法制备材料，通过SEM、XRD、FTIR等技术表征结构，结合批式吸附实验分析pH、离子强度等影响因素。动力学和等温吸附模型揭示MoS₂/MBC的吸附过程符合伪二级动力学和Langmuir模型，说明其以化学单层吸附为主。

3.1 材料表征
SEM显示MoS₂/MBC表面成功负载纳米片状结构（图1c-d），XRD证实Fe₃O₄和MoS₂晶相存在（图1f）。FTIR检测到Mo-S键（457 cm^?1）和Fe-O键（570 cm^?1）特征峰（图1e），磁性测试显示30秒即可分离（图1h）。

3.2 吸附性能
在pH=2时吸附最佳（图3），0.01 g·L^?1剂量下效率达87.5%（图2）。共存Ca²⁺和Mg²⁺的影响比BC降低27%（图6），表明其环境适应性更强。热力学参数ΔG⁰为负值且随温度降低（表3），证实为熵驱动的自发过程。

3.3 机制解析
XPS分析发现Mo 3d峰位移（图7a），S 2p电子云密度增加（图7b），说明RhB的C=N⁺与MoS₂的S发生静电作用。FTIR显示-COOH（1402→1411 cm^?1）和Fe-O键强度变化，证实氢键和表面络合共同作用。

这项研究不仅为马铃薯残渣高值化利用开辟新途径，更创制出性能优异的磁性吸附剂。其52.14元/千克的低成本（表S2）和可磁回收特性，具有显著的工程应用潜力。未来需进一步验证复杂水体中的实际效果，并优化规模化生产成本。