海水卤水合成新型碱式碳酸镁纳米纤维高效吸附诺氟沙星

为解决诺氟沙星(NOR)环境污染及海水卤水资源化利用问题，研究人员以海水卤水为原料，通过柠檬酸调控合成新型碱式碳酸镁(giorgiosite)纳米纤维(4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O)。该材料直径仅20 nm，比表面积达84.17 m2/g，对NOR吸附容量高达3333.33 mg/g且15分钟达吸附平衡，10次循环后性能稳定。该研究为抗生素污染治理和海洋资源高值化利用提供了新策略。

　　

抗生素污染是当前全球面临的重大环境挑战。诺氟沙星(Norfloxacin, NOR)作为第三代喹诺酮类抗生素，因其广谱抗菌特性被广泛使用，中国年消耗量达53.8吨。然而约70%的NOR会通过尿液排入水体，传统污水处理工艺难以有效降解，导致其在环境中持续累积。NOR的过量摄入可能引发血管性水肿、周围神经病变等严重健康问题。与此同时，海水淡化过程产生的卤水含有大量镁资源（盐度约337.5‰），直接排放既污染环境又造成资源浪费。如何同步解决抗生素污染和卤水资源化问题，成为环境与材料科学领域的交叉研究热点。

河北某研究团队在《Separation and Purification Technology》发表研究，提出以海水卤水为原料，通过柠檬酸调控合成新型碱式碳酸镁(giorgiosite)纳米纤维(4MgCO₃·Mg(OH)₂·5H₂O)，用于高效吸附NOR。研究采用分步合成法：首先将海水卤水与Na₂CO₃溶液反应生成MgCO₃·3H₂O中间体，再通过柠檬酸调控晶体生长获得纳米纤维。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)表征材料结构，并系统考察了吸附动力学、等温线和循环性能。

Preparation of the synthesized intermediate
研究首先制备出直径0.3-3 μm、长度约15 μm的MgCO₃·3H₂O晶须中间体，XRD证实其为纯相。该步骤实现了从复杂组分海水卤水中选择性提取镁资源。

Effect of addition of citric acid
柠檬酸添加量对产物形貌具有决定性影响：低于0.4 g/L时生成4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O块状晶体；增至0.8 g/L时可获得直径20 nm的高纯度giorgiosite纳米纤维。机理研究表明，柠檬酸通过螯合游离Mg²⁺降低体系过饱和度，同时抑制MgCO₃·3H₂O溶解，促进giorgiosite晶核形成。

Adsorption performance evaluation
制备的纳米纤维比表面积达84.17 m²/g，较传统碱式碳酸镁(约20 m²/g)提升显著。其对NOR的吸附容量(3333.33 mg/g)远超文献报道的生物炭(243.9 mg/g)和水凝胶(1890.32 mg/g)，且15分钟即达吸附平衡。这种超快动力学归因于材料表面丰富的氢键和静电相互作用位点的高可及性。在pH=7的模拟水环境中，NOR以两性离子形式存在，与材料表面的Mg(OH)⁺和CO₃^2-基团产生强静电吸引，分子中的N、O、F原子则与材料形成氢键网络。

Reusability and practical application
经过10次吸附-脱附循环，材料仍保持90%以上吸附效率。在不同天然水体基质(河水、湖水、地下水)中均表现稳定，证实其实际应用潜力。

该研究实现了三重创新：开发出迄今最高效的NOR吸附材料；创立海水卤水制备纳米纤维的新方法；为环境污染物治理与资源循环利用提供协同解决方案。研究成果不仅为抗生素污染控制提供了新材料，更开辟了海洋资源高值化利用的新途径，具有显著的环境效益和经济效益。作者Yun Li团队指出，该方法原料成本低廉、工艺简单，具备工业化放大潜力，未来可拓展至其他重金属和有机污染物的治理领域。