可调控电极间距的微流控纳米电极阵列介电泳芯片用于去离子水和尿液中大肠杆菌的捕获与富集

本研究针对工业废水中难以降解的亚甲基蓝(MB)染料污染问题，开发了新型多功能PVA-SS-CD纳米纤维复合材料。通过单层单能统计物理模型，揭示了MB染料在β-环糊精/丝胶蛋白复合纳米纤维上的吸附机制，证实其为自发的物理吸附过程(ΔE1<40 kJ/mol)，最大吸附量达288 mg/g，为工业废水处理提供了高效环保的解决方案。

　　

在纺织、印染、塑料等工业领域，染料污染已成为严峻的环境挑战。其中亚甲基蓝(MB)等合成染料因其稳定的化学特性，难以通过常规方法降解，对水生态系统和人类健康构成持续威胁。虽然吸附法因其高效环保特性被视为理想解决方案，但传统吸附材料存在功能单一、水溶性组分易流失等缺陷。Northern Border University的研究团队创新性地将天然生物材料β-环糊精(β-CD)和蚕丝蛋白(sericin)与聚乙烯醇(PVA)复合，通过静电纺丝技术制备出具有多孔结构的多功能PVA-SS-CD纳米纤维，并采用柠檬酸交联技术解决水溶性问题，相关成果发表在《Applied Materials Today》。

研究采用场发射扫描电镜(FESEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和紫外-可见-近红外光谱(UV-vis-NIR)进行材料表征，结合单层单能统计物理模型解析吸附机制。通过建立包含三个关键参数(n、N_m、Q_a)的物理化学模型，首次从分子层面阐明了MB染料与复合材料的相互作用机制。

在"SEM分析"部分，电镜观察显示热交联后纳米纤维直径增大且相互缠绕，水中浸泡24小时后仍保持结构完整性，证实交联处理有效解决了材料水溶性问题。"理论模型构建"部分提出，每个受体位点可结合至少1个MB分子(n≈1)，形成单层吸附，结合能ΔE₁<40 kJ/mol属于物理吸附范畴，符合范德华力作用特征。"热力学分析"显示该吸附过程为自发吸热反应，吉布斯自由能、焓变和内能均为负值，最大吸附量达288 mg/g。

研究结论指出，这种新型复合材料通过β-CD的疏水空腔和sericin的极性基团(-OH、-COOH、-NH₂)实现协同吸附，其多孔结构(N_m)提供了充足吸附位点。特别值得注意的是，虽然MB/(PVA-SS-CD)系统表现出相对较弱的结合亲和力，但恰因此保证了材料可重复使用性。该工作不仅为染料废水处理提供了新型环保材料，更通过统计物理模型建立了吸附性能与材料微观参数的定量关系，为功能性吸附材料设计提供了理论指导。Abdellatif Sakly等研究者强调，这种将天然生物大分子与合成聚合物复合的策略，在实现工业废水"绿色治理"方面展现出巨大潜力。