《Journal of Environmental Management》：The influence of co-existing dyes on the adsorption of polystyrene nanoplastics by activated biochar and Fe/Mg-layered double oxide composite
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•CV通过静电桥接增强PSNPs的吸附。•MO抑制了PSNPs在BC上的吸附，但在LDO@BC上吸附促进了37.0%。•LDO@BC通过MO-金属-氧配位激活新的吸附位点。•真实水基质对两种吸附剂上PSNPs和染料的吸附几乎无影响。•孔填充、氢键、π-π作用和配位作用主导了吸
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CV通过静电桥接增强PSNPs的吸附。
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MO抑制了PSNPs在BC上的吸附，但在LDO@BC上吸附促进了37.0%。
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LDO@BC通过MO-金属-氧配位激活新的吸附位点。
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真实水基质对两种吸附剂上PSNPs和染料的吸附几乎无影响。
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孔填充、氢键、π-π作用和配位作用主导了吸附过程。
引言
塑料产品的广泛生产和使用导致微塑料和纳米塑料（NPs）在水环境中普遍存在，对生态系统和人类健康构成严重威胁（Zheng等，2025；Rockl?v等，2026；Ashraf等，2026；Khan等，2024；Lakhiar等，2024；Wang等，2024）。污水处理厂（WWTPs）现已被认为是这些颗粒物的主要汇聚点，接收来自市政污水、工业废水和雨水径流的输入（Abbas等，2025；Wang等，2025）。在工业来源中，纺织印染废水尤为令人担忧，因为它不仅含有高浓度的合成染料，还含有来自合成纤维和加工添加剂释放的塑料颗粒（Yu等，2019；Ali等，2024；Chen等，2026；Tian等，2025）。NPs和染料在这些废水中的共存会产生复杂的界面相互作用，可能改变两种污染物的归宿、迁移和去除效率（Venkatesh等，2026；Le和Sairiam，2025）。因此，开发有效的处理技术应对此类混合污染物系统具有重要的环境意义。
吸附因其低能耗、操作简便和成本效益而成为去除NPs的一种有前景的方法（Zhao等，2024；Boateng等，2024；Fan等，2022；Han等，2023；Shaheen等，2026）。生物炭是一种通过生物质热解得到的含碳材料，由于其丰富的原料来源、发达的孔隙结构和可调的表面化学性质，已作为吸附剂引起了广泛关注（He等，2022；Laishram等，2025；Qiu等，2023；Yuan等，2025）。然而，原始生物炭的性能通常受到吸附容量不足和选择性差的限制，需要通过功能改性策略来增强其效果（Cong等，2025；Shu等，2025；Cheng等，2025）。层状双金属氧化物（LDOs）由层状双金属氢氧化物的煅烧而得，近年来因其高表面活性、丰富的含氧官能团和优异的化学稳定性而成为有效的吸附剂组分（Chowdhury等，2026；Zhao等，2025；Sun等，2022；Zhang等，2019）。我们之前的工作成功合成了LDO@BC复合材料，通过π-π相互作用、表面配位和氢键等机制，表现出对聚苯乙烯纳米塑料（PSNPs）的出色吸附性能（Xing等，2025）。然而，此类功能化生物炭在含有共存染料的复杂基质中的行为仍未被探索。
近期的研究越来越多地表明，微/纳米塑料可通过静电作用、疏水作用、氢键和π–π相互作用与共存有机污染物发生相互作用，且此类相互作用可能改变污染物的分配和去除效率（Ho和Leung，2021；Kinigopoulou等，2022；Liu等，2020；Lyu等，2024）。然而，现有的大多数研究都集中在染料或其他有机污染物在微/纳米塑料上的吸附，或采用单一处理材料对其同时去除的研究（Xin等，2023；He等，2026；Gong等，2022）。因此，当吸附剂的表面化学性质发生改变时，共存污染物对纳米塑料去除的方向和大小是否发生变化仍然不清楚。特别是，同一种共存污染物是否可能在多孔碳表面上抑制PSNP吸附，而在金属氧化物功能化表面上促进吸附，这一问题仍不明确。这一问题对于生物炭基吸附剂尤为重要，因为多孔碳表面和金属氧化物功能化表面提供了截然不同的电荷特征、官能团和配位位点。因此，需要在其他污染物条件相同的情况下进行直接比较，以区分吸附剂表面化学与共存污染物本身的作用。
因此，本研究设计为对两种具有对比表面性质的生物炭基吸附剂进行对照比较：高比表面积活化生物炭（BC）和Fe/Mg层状双金属氧化物功能化生物炭（LDO@BC）。选择结晶紫（CV）和甲基橙（MO）作为化学性质对比鲜明的模型染料，它们同时也是环境相关的污染物。两者均常在含染料的工业废水中检测到，其中CV代表阳离子芳香染料，MO代表带有磺酸基的阴离子偶氮染料。它们相反的电荷，加上其芳香结构，使得可以同时评估静电和非静电作用的作用（Ahamad和Nasar，2024；Akash等，2024）。收集了含有阳离子染料CV或阴离子染料MO的单体系和二元体系中PSNPs的间歇吸附数据，包括动力学、等温线和pH依赖性数据集。进一步结合Zeta电位测量、FTIR和XPS分析，以及在过滤后的真实水基质中进行吸附试验，以考察潜在的界面相互作用和基质效应。本研究并非简单地比较吸附容量，而是专门研究染料引起的PSNP吸附变化方向和大小是否取决于吸附剂表面化学性质，竞争吸附是否可能随PSNP浓度的变化转变为协同吸附，以及哪些表面相互作用与这些对比行为相关。这种对比设计使得染料种类和吸附剂表面化学的影响得以解耦，从而揭示了依赖于吸附剂和浓度的竞争性到协同性PSNP吸附的转变。这构成了本研究的具体创新贡献。
章节摘要
材料与化学品
PSNPs（2.5% w/v，直径50-100 nm）、甲基橙和结晶紫购自上海麦克林。乙醇、FeCl3·6H2O、MgCl2·4H2O、尿素、HCl、NaCl、NaOH、Na2CO3, Na2SO4, Na2HPO4购自国药集团。腐殖酸购自上海阿拉丁。本研究中使用的稻草收集于中国江苏省镇江市京口区。
BC和LDO@BC的制备
LDO@BC复合材料按照我们之前工作报道的方法进行合成（
单体系和二元体系中PSNPs与染料的吸附动力学
PSNPs在BC和LDO@BC上的吸附动力学如图S5A和B所示。在单NPs体系下，BC对PSNPs的吸附容量显著低于LDO@BC，1440分钟后仅达到4.97 mg/g（Xing等，2025）。然而，单染料体系的吸附动力学（图S5 C-F）表明，BC对两种染料均实现了更高的吸附容量，且在较短的时间内达到平衡，CV的平衡容量为19.88 mg/g，MO为19.25 mg/g，这
结论
本研究对两种具有对比表面化学性质的生物炭基吸附剂进行了对照比较，并证明共存染料对PSNP吸附的影响取决于染料类型和吸附剂表面性质。本研究的具体创新之处在于，在相同的PSNP–染料条件下将染料种类与吸附剂表面化学解耦，从而揭示了依赖于吸附剂和浓度的竞争性到协同性的
CRediT作者贡献声明
陈思雨：写作——初稿撰写、可视化、验证、方法论、调查、概念化。邢玉辰：写作——初稿撰写、可视化、验证、方法论、调查、概念化。沈秀丽：项目管理、调查、资金获取、形式化分析。牛启建：指导、方法论、概念化。段宏伟：资金获取、概念化。陶博：调查、数据管理。上官千怡：调查。冯
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
陈思雨|邢玉辰|沈秀丽|牛启建|段宏伟|陶博|上官千怡|冯博|包晓彤|汤仲|吉关亚
