微藻生物吸附技术：利用Chlorella sorokiniana干生物质高效去除水中Cd(II)的可持续解决方案

本研究针对水体Cd(II)污染治理难题，系统探究了Chlorella sorokiniana干生物质的吸附性能。通过批式实验结合FTIR/SEM-EDX/XRD表征，发现其在pH 7时吸附量达92 mg/g，符合伪二级动力学(R2=0.9913)和Freundlich等温模型(R2=0.9829)，揭示其多层异质吸附特性，为重金属废水处理提供了经济环保的新策略。

　　

随着工业发展，重金属污染已成为全球性环境难题。其中镉(Cd)因其强毒性和生物累积性备受关注，传统处理方法如化学沉淀、离子交换等存在成本高、二次污染等问题。在此背景下，利用微生物生物吸附技术处理重金属废水逐渐成为研究热点。沙特阿拉伯法赫德国王石油与矿产大学（King Fahd University of Petroleum & Minerals）的研究团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表论文，系统评估了淡水微藻Chlorella sorokiniana干生物质对Cd(II)的去除效能及其作用机制。

研究采用批式吸附实验结合多种表征技术：通过pH值、投加量等参数优化确定最佳吸附条件；利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析官能团变化，扫描电镜-能谱联用(SEM-EDX)观察元素分布，X射线衍射(XRD)检测晶体结构；基于伪一级/二级动力学和Langmuir/Freundlich等温模型解析吸附过程；结合热力学参数(ΔG°)探讨作用机制。

关键研究发现：

1. 吸附条件优化：在pH 7、25°C条件下获得最大吸附量92 mg/g，优于同类藻种如Parachlorella sp.(90.72 mg/g)和Spirulina platensis(87.69%)。

2. 表征分析：FTIR证实羧基(-COOH)、羟基(-OH)等官能团参与配位；SEM-EDX显示Cd(II)均匀分布在生物质表面；XRD表明吸附后出现新衍射峰，证实Cd-藻复合物形成。

3. 模型拟合：伪二级动力学模型(R2=0.9913)表明化学吸附主导；Freundlich等温线(R2=0.9829)揭示多层异质吸附特性；ΔG°=-20 kJ/mol证实物理-化学吸附协同作用。

讨论与意义：

该研究首次系统论证C. sorokiniana干生物质对Cd(II)的吸附效能，其优势在于：① 无需活体培养，储存运输简便；② 吸附容量优于多数报道藻种；③ 通过Al-Homaidan、Dirbaz等前人研究对比，证实其处理低浓度废水(≤0.1 mg/L)的经济性。研究创新性地结合光谱学与模型计算，阐明"官能团配位-表面络合-晶体重构"的吸附机制，为微藻生物吸附剂的工业化应用提供理论支撑。

这项成果不仅拓展了Chlorella属藻种在环境修复中的应用场景，更推动"以废治废"的可持续发展理念——未来可耦合污水处理与藻类养殖，实现重金属回收与生物质资源化的双重效益。研究团队建议后续探索生物质改性、连续流反应器设计等方向，进一步优化该技术的工程适用性。