羊肚菌（Morchella esculenta）生物吸附剂对纺织染料Eriochrome Black T的去除机制及分子模拟研究

本研究首次利用羊肚菌（Morchella esculenta）作为低成本生物吸附剂，通过实验与分子模拟相结合的方法，系统性探究其对偶氮染料Eriochrome Black T（EBT）的吸附机制。研究涵盖FTIR、SEM、EDX表征，动力学（PFO、PSO、IPD、Elovich模型）与等温线（Langmuir、Freundlich等）分析，并引入分子动力学（MD）模拟与高斯计算揭示原子水平相互作用，为真菌基生物吸附技术在工业废水处理中的应用提供理论依据与实践支撑。

　　

Materials

本研究使用的所有化学品均为分析纯级别，采购自Merck和Sigma-Aldrich。采用氢氧化钠（NaOH）和盐酸（HCl）溶液调节初始pH值。实验中使用Eriochrome Black T（EBT）染料作为吸附质，其分子式为C₂₀H₁₂N₃O₇SNa，分子量为461.381 g/mol。

Preparation and characterization of biosorbent

2023年春季，从土耳其恰纳卡莱地区采集羊肚菌（Morchella esculenta）样本。由于其多孔海绵状表面结构及几丁质与多糖含量，该真菌被预期可提供高效的生物吸附活性位点。

FTIR analysis

傅里叶变换红外光谱（FTIR）是一种高效的分析技术，可用于验证分子间相互作用并识别参与生物吸附过程的官能团。本研究通过FTIR分析了羊肚菌生物质与EBT染料之间的相互作用。图2展示了生物吸附前后所得的光谱图。吸收峰的变化揭示了染料与真菌表面官能团（如羟基、氨基和羧基）之间的键合行为，进一步证实了化学吸附的主导机制。

Conclusion

本研究证明，羊肚菌是一种高效且低成本的生物吸附剂，可用于去除水体中的Eriochrome Black T（EBT）染料。吸附效率强烈受pH、投加量和接触时间的影响，在pH 5.0时观察到最佳去除率。动力学评估表明伪二级模型（PSO）最能描述吸附机制，而等温线分析显示Freundlich模型拟合度最高。热力学结果表明该过程为自发的吸热反应。分子动力学（MD）模拟和高斯计算进一步从原子尺度揭示了EBT与生物吸附组分之间的有效相互作用，为吸附机制提供了理论支持。此外，羊肚菌经再生后可重复使用至少四个循环，展现出良好的工业应用潜力。