综述：工业光反应器的最新进展：从设计到大规模应用的综述

本综述推荐一种环保型吸附剂——壳聚糖包覆黑茶磁性纳米颗粒（BTMNPs@CTS），通过绿色合成法高效去除水体中的聚苯乙烯纳米塑料（PSNPs）。该材料具有高比表面积（BET）、强磁响应性（VSM）及丰富官能团（FTIR验证），对PSNPs吸附率达93%（Langmuir模型Qmax=156.73 mg/g），机理涉及π-π堆积和静电作用，且可循环使用5次以上，为纳米塑料污染治理提供可持续解决方案。

　　

摘要

塑料污染尤其是纳米塑料（NPs）因其微小尺寸（<100 nm）和高迁移性，对水生生态系统和人类健康构成严重威胁。聚苯乙烯纳米塑料（PSNPs）作为常见污染物，传统处理方法如混凝（4.51%-36.89%去除率）和光催化（TiO₂）效率低下。本研究通过黑茶提取物与壳聚糖生物聚合物绿色合成磁性纳米复合材料（BTMNPs@CTS），经SEM/TEM证实其核壳结构，XRD显示立方尖晶石结构的Fe₃O₄核心。该材料在pH 4条件下对PSNPs吸附效率达93%，最大吸附容量156.73 mg/g，符合伪二级动力学和Langmuir模型，机理涉及氢键和π-π相互作用（XPS验证）。

引言

全球塑料年产量达4亿吨，降解产生的NPs可通过食物链传递毒素。相比微塑料（MPs），NPs因尺寸效应更难去除。现有技术如膜生物反应器（MBR）虽对MPs有效，但成本高且对NPs效率有限。壳聚糖（CTS）凭借氨基/羟基官能团成为理想吸附基质，与磁性材料（如Fe₃O₄）结合后可磁分离回收。本研究创新性地利用黑茶多酚还原铁盐生成MNPs，再通过静电作用包覆CTS，形成环境友好型复合材料。

材料与方法

实验采用100 nm单分散PSNPs（Sigma Aldrich），通过水热法合成BTMNPs@CTS。表征显示：

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  SEM/TEM：CTS涂层使粒径从50 nm增至80 nm，表面粗糙度提高

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  FTIR：3440 cm^-1处-OH/-NH₂特征峰证实CTS成功修饰

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  VSM：饱和磁化强度62.3 emu/g，确保外加磁场快速分离

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  BET：比表面积达189 m²/g，提供丰富吸附位点

吸附性能

在0.1 g/L投加量、25°C条件下：

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  pH影响：pH 4时静电吸引力最强，去除率峰值93%

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  动力学：30分钟内达平衡，符合伪二级模型（R²>0.99）

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  共存离子：Na⁺/Ca²⁺对吸附干扰<15%

机理分析

XPS显示吸附后O=C-N峰位移，证实PSNPs的苯环与CTS氨基形成π-π共轭。FTIR中C=O振动峰减弱表明氢键参与作用。SAED衍射环证实吸附未破坏晶体结构。

环境应用前景

BTMNPs@CTS的绿色合成避免传统化学法毒性，且磁回收特性降低二次污染风险。实际水体测试显示对PSNPs去除率保持85%以上，5次循环后效率仅下降7.2%，具备规模化应用潜力。未来可优化CTS交联度以提升机械强度，或复合光催化剂实现吸附-降解协同处理。