巯基功能化高岭土颗粒的研发与优化：高效去除水体汞离子的环境治理新策略

本文开发了一种新型巯基嫁接高岭土颗粒吸附剂（3-MPTS修饰），通过酸-碱处理、PVA粘结剂挤出成型工艺，实现了水体Hg2+的高效去除（吸附量达12.5 mg/g）。研究揭示了伪二级动力学模型（R2=0.986）和Freundlich等温线（R2>0.987）的主导作用，同时首次报道了功能化颗粒对大肠杆菌（E. coli BL21）等微生物生物膜形成的双向调控效应，为工业级汞污染治理提供了兼具吸附性能与生物相容性的解决方案。

　　

Highlight

本研究首次系统评估了巯基功能化高岭土颗粒（3-MPTS嫁接）对Hg²⁺的吸附性能与微生物相互作用。通过创新性颗粒成型技术，实现了环境修复与生物膜调控的双重突破。

Composition and structural characterization

X射线衍射（XRD）与化学组分分析证实：酸-碱处理后的高岭土（AB）成功嫁接巯基（SO₃含量提升至0.16%），比表面积从7.7 m²/g显著增至21.4 m²/g。傅里叶红外光谱（FTIR）在2560 cm^-1处出现特征峰，验证了-SH基团的存在。

Conclusions

2 mm粒径颗粒在pH=5、1.5 wt% PVA粘结剂条件下展现最优性能（74.2%去除率）。温度升至313K时吸附容量达12.5 mg/g，符合Freundlich多分子层吸附机制。值得注意的是，原始高岭土颗粒抑制大肠杆菌（E. coli BL21）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）生物膜形成，而巯基修饰颗粒则促进生物膜生长——这一发现为平衡吸附增强与微生物风险提供了关键设计依据。