Pechini衍生溶胶-凝胶法制备多相氧化物/碳纳米复合材料高效吸附去除废水中甲基紫2B

《BMC Chemistry》：Efficient elimination of methyl violet 2B from wastewater using novel nanostructures

　　## 摘要甲基紫2B是一种有毒的阳离子染料，可损害水生生物并在食物链中富集，因此即使在低浓度下也会带来严重的生态风险。人体长期暴露可能导致器官损伤和潜在的致癌作用。因此，本研究采用Pechini衍生溶胶-凝胶法，在600 °C和800 °C下分别制备了SrCO?/MgMn?O?/C和Mg?MnO?/Sr?Mn?O??/Sr(OH)?·H?O/C混合纳米结构（分别标记为MSM600和MSM800），用于从废水中去除甲基紫2B。XRD证实了高结晶度多相氧化物/碳纳米杂化的存在，并显示平均晶粒尺寸从MSM600的58.11 nm增加到MSM800的74.47 nm，这是由于高温下晶粒长大效应更强所致。EDX测量结果显示，两个样品均含有C、O、Mg、Mn和Sr元素，并表明MSM800中Mn和Sr富集而C含量较低，这反映了有机物种更加完全的烧失。FE-SEM和HR-TEM图像显示，MSM600中为由近球形纳米晶粒组成的致密片状和棒状颗粒，而MSM800中则呈现更为细长的棒状和熔融聚集体，提供了丰富的可及表面位点。批次吸附测试表明，MSM600的Langmuir最大吸附容量为444.44 mg/g，MSM800为342.47 mg/g。该过程遵循准一级动力学模型和Langmuir等温线，且具有放热、自发和物理吸附的特征。这些吸附容量显著超过了已报道的代表性甲基紫2B吸附剂，包括活性炭（134.10 mg/g）、核桃壳改性壳聚糖（103.30 mg/g）和凹凸棒石纳米管/Fe?O?复合材料（20.04 mg/g），凸显了本研究所制备纳米复合材料具有竞争力的吸附性能。利用酸性洗脱液可高效再生该纳米杂化材料，并在多次循环使用后仍保持较高性能；此外，它们还能有效去除真实实验室废水中的甲基紫2B，这进一步突显了其在实际染料污染废水处理中的应用前景。