Pluronic F127调控三维木质纤维素衍生碳气凝胶的构建及其高效去除抗生素污染物的研究

针对水体抗生素污染治理难题，研究人员以Pluronic F127为软模板构建木质纤维素衍生碳气凝胶（WCA-Fx），其独特三维网络结构（比表面积达1209.65?m2/g）对四环素（TC）和磺胺嘧啶（SDZ）的吸附容量分别达230.45?mg/g和509.17?mg/g，pH适应性优异（SDZ在pH?2.0–8.0保持>95.62%去除率），为生物质基吸附剂开发提供新策略。

　　

随着城市化进程加速，抗生素污染已成为威胁水生态安全的重大环境问题。四环素（TC）和磺胺嘧啶（SDZ）等抗生素在亚太地区水体中浓度高达450?μg/L，其化学稳定性导致传统水处理方法难以有效去除。现有吸附材料普遍面临成本高、再生困难等瓶颈，开发高效可再生的生物质基吸附剂迫在眉睫。

海南大学的研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表研究，创新性地以杉木液化产物为原料，利用Pluronic F127（EO₁₀₆PO₇₀EO₁₀₆）软模板调控，成功构建三维网状木质纤维素碳气凝胶（WCA-F_x）。通过SEM、BET等表征技术结合批量吸附实验，系统评估了材料对抗生素的去除效能与机制。

关键技术包括：1）热化学液化法制备杉木衍生前驱体；2）F127介导的三维网络结构可控合成；3）Langmuir模型和伪二级动力学分析吸附过程；4）六次吸附-脱附循环测试再生性能。

【材料表征】
SEM显示F127含量显著影响孔结构，WCA-F_0.3形成三维薄壁网络（图2b），BET证实其比表面积达1209.65?m²/g，其中83.67%为微孔贡献。XPS分析表明材料含丰富含氧官能团，为抗生素吸附提供活性位点。

【吸附性能】
WCA-F_x对TC和SDZ的最大吸附容量分别为230.45?mg/g和509.17?mg/g，较对照组提升近2倍。SDZ在pH?2.0–8.0范围内保持>95.62%去除率，显著优于TC（p<0.05）。离子强度实验表明材料适用于复杂水体环境。

【机制分析】
吸附过程符合Langmuir单层模型，为自发放热熵增过程，主要由π-π堆积、氢键和孔隙填充驱动。伪二级动力学模型拟合优度（R²>0.99）表明化学吸附主导。

该研究开创性地将生物质液化技术与软模板法结合，所开发的WCA-F_x兼具高吸附容量（SDZ去除率比文献值提升5倍）、宽pH适应性和优异再生性（6次循环后效率保持92.3%），为抗生素废水处理提供了经济高效的解决方案。Bin Sun等的工作为生物质碳材料的结构精准调控提供了新范式，对推动绿色水处理技术发展具有重要意义。