银金属有机框架/β-环糊精-聚乙烯亚胺水凝胶微球的可控合成及其对Cd(II)的高效去除机制与工艺优化

本研究针对工业废水中Cd(II)污染治理难题，开发了一种新型Ag-MOF/CD-PEI复合水凝胶吸附剂。通过将银基金属有机框架(Ag-MOF)嵌入β-环糊精(CD)与聚乙烯亚胺(PEI)交联网络，实现了370.7 mg/g的超高吸附容量，经5次循环仍保持85%效率。该研究为重金属污染治理提供了兼具绿色可持续与技术可行性的解决方案。

　　

随着工业化的快速发展，重金属污染已成为威胁生态环境和人类健康的全球性问题。其中，镉(Cd(II))因其剧毒性、生物累积性和难降解性，被列为优先控制污染物。传统处理方法如化学沉淀、离子交换等存在成本高、易产生二次污染等缺陷，亟需开发新型高效吸附材料。在这一背景下，沙特阿拉伯Imam Mohammad Ibn Saud Islamic University的研究团队创新性地将金属有机框架(MOFs)技术与生物高分子材料结合，研制出具有多重优势的Ag-MOF/CD-PEI复合水凝胶微球，相关成果发表于《International Journal of Biological Macromolecules》。

研究团队采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)等多维表征技术，结合Box-Behnken实验设计方法，系统考察了材料结构与吸附性能的关系。通过批量吸附实验，揭示了pH值、接触时间等参数对Cd(II)去除效率的影响规律。

Supplies and tools
研究选用分析纯试剂，主要仪器包括XRD衍射仪、FT-IR光谱仪等标准分析设备。

Synthesis of Ag-MOF
采用常温合成法，以苯三甲酸为配体与银盐反应制备Ag-MOF，并通过化学交联将其嵌入CD-PEI三维网络。

X-ray diffraction (XRD) pattern
XRD图谱在2θ=38°、44°等处显示典型银晶体衍射峰，证实Ag-MOF成功整合至水凝胶基质。

Conclusion
该研究成功开发出具有分级多孔结构的Ag-MOF/CD-PEI复合水凝胶，其最大吸附容量达370.7 mg/g，吸附过程符合Langmuir模型和准二级动力学，表明以化学吸附为主。通过响应面法优化获得最佳条件：pH=6、吸附剂用量0.02 g、接触时间100 min。材料经5次再生后性能保持率超85%，兼具优异的选择性和稳定性。

Naoufel Ben Hamadi等研究者通过分子设计实现了三大创新：1)利用CD的空腔结构增强选择性吸附；2)PEI的富胺基团提供高密度结合位点；3)Ag-MOF的引入提升了材料比表面积和抗菌性能。这种"生物相容性骨架+功能纳米单元"的设计策略，为开发下一代环境修复材料提供了新思路。研究不仅解决了传统吸附剂机械强度差、再生困难等技术瓶颈，更通过绿色合成路线体现了可持续发展理念，在工业废水处理和饮用水净化领域具有广阔应用前景。