新型水合碳酸镁高效吸附浮选废水中油酸钠：吸附机制与环境应用突破

本刊推荐：针对浮选废水中油酸钠（NaOL）引起的严重环境污染（如增加BOD和COD、破坏水生态系统）及废水回收难题，研究人员开发了新型水合碳酸镁（HMC）吸附剂（HMC-Ne和HMC-Hy）。通过系统研究，发现其在自然pH下吸附容量达3733-5233 mg/L，吸附平衡时间仅30-180分钟，表面反应机制为化学吸附形成油酸镁薄膜，实际废水NaOL去除率超94%。该吸附剂高效、低成本，为矿物加工废水净化提供了创新解决方案，具有显著环保和工业应用前景。

　　

浮选废水中的油酸钠（NaOL）是矿产加工中的常见污染物，其直接排放会大幅增加水体的化学氧需求（COD）和生化氧需求（BOD），导致水质恶化、水生生物灭绝，甚至威胁农田灌溉——这不仅仅是环境问题，更关乎人类健康和生态平衡。然而，现有吸附剂如硅基聚合物或改性膨润土，吸附容量低至420.7 mg/g，且耗时长达120分钟，无法满足高效处理需求。面对这一挑战，研究人员（基于国家自然科学基金和山东省自然科学基金资助，推测为中国机构团队）在《Surfaces and Interfaces》发表论文，通过创新制备水合碳酸镁吸附剂，系统探究其吸附性能与机制，为解决浮选废水污染提供了突破性方案。

研究人员采用简单水热法制备两种水合碳酸镁吸附剂（HMC-Ne和HMC-Hy），利用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）表征其晶体结构（HMC-Ne为菱水碳镁石相，HMC-Hy为水碳镁石相）。通过批量吸附实验，测试不同pH（7-13）、温度和时间下NaOL的吸附动力学和等温线；应用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）分析表面反应机制；并验证实际铁矿浮选废水的处理效果，确保结果可推广至工业场景。

Abstract
研究旨在开发高效吸附剂去除浮选废水中NaOL。制备的HMC-Ne和HMC-Hy在自然pH下吸附容量显著（HMC-Ne为3733 mg/L，HMC-Hy为5233 mg/L），吸附过程符合Langmuir模型和准二级动力学模型，HMC-Ne平衡时间仅30分钟。表面反应为油酸阴离子（OL^-）与镁离子化学吸附形成油酸镁薄膜，实际废水NaOL去除率超94%，证实其应用潜力。

Introduction
NaOL作为氧化矿物浮选剂，大量残留废水中会升高COD/BOD，破坏水生态系统和土壤健康，且废水回用会恶化浮选指标。现有方法（如电凝或生物降解）效率有限，吸附法虽环保但容量不足（如膨润土仅420.7 mg/g）。水合碳酸镁（HMC）因高比表面积和重金属吸附能力被选为新材料，但其对有机污染物如NaOL的研究尚属空白。

Materials
使用分析纯试剂（MgCl₂·6H₂O、Na₂CO₃等），通过水热法合成HMC吸附剂，并以铁矿浮选废水为实际样本验证。

Characterization of the HMC adsorbents
XRD确认HMC-Ne为菱水碳镁石（特征峰13.7°、23.1°等），HMC-Hy为水碳镁石（特征峰8.8°、15.3°等）；SEM显示HMC-Ne呈光滑棒状，HMC-Hy为花棒状，后者高比表面积提升吸附性能。

Conclusions and future prospects
HMC吸附剂高效去除NaOL，HMC-Hy吸附容量更高（5233 mg/L），但HMC-Ne动力学更快（30分钟）。pH升高至13时，静电排斥导致吸附量骤降，推荐自然pH操作。表面机制为OL^-与Mg²⁺化学吸附生成油酸镁条带，实际废水验证去除率超94%。未来可优