基于磁性螺旋藻复合材料的双亲和染料吸附剂开发及其水处理应用

本综述系统阐述了以钝顶螺旋藻(Sp)为基质、通过化学沉淀法构建四氧化三铁(Fe3O4)磁性复合吸附剂(M-Sp)的创新工艺。该材料突破传统生物吸附剂局限，在外磁场下实现快速固液分离，对阴离子染料刚果红(CR)和阳离子染料亚甲基蓝(MB)分别达到101.78 mg/g和218.57 mg/g的吸附容量，其独特的多层Freundlich（CR）与单层Langmuir（MB）吸附机制为智能生物吸附剂设计提供了新范式。

　　

Highlight

本研究创新性在于成功开发了水基磁性螺旋藻生物吸附剂(M-Sp)，实现了便捷的磁分离操作。同时研究证实螺旋藻独特的螺旋结构可作为磁性功能化的优质支架，最终建立了利用可再生生物质的低成本节能处理范式，为染料废水治理提供了可持续的高效解决方案。

Chemicals and materials

实验主要材料钝顶螺旋藻(Sp)购自中国科学院水生生物研究所。培养物在30±1°C、pH 8.5-10.5、光强72 μmol/(m²·s)、光暗比12h:12h的受控光照培养箱中采用BG11培养基培养。对数生长期的螺旋藻经筛网过滤后，用去离子水清洗3-4次，刮取细胞并于70°C烘箱中干燥。

Characterization of M-Sp hybrid

对制备的磁性材料进行表征，结果如图所示。这些表征共同揭示了M-Sp复合物的独特性质，为其在吸附应用中的评估奠定了基础。为观察失活螺旋藻和M-Sp的形态，通过扫描电子显微镜观察结果如图1(a)-(b)所示。图1(a)-(b)精细展示了原始螺旋藻和磁性功能化后材料的显著形态特征差异。

Conclusion

本研究的新颖性在于成功开发了水基磁性螺旋藻生物吸附剂(M-Sp)，该材料可实现便捷的磁分离。研究同时证实螺旋藻独特的螺旋结构是实现稳健磁性功能化的良好支架，最终建立了利用可再生生物质的低成本节能处理范式，这些进展共同为染料废水治理提供了可持续且高效的解决方案。