重金属的毒性和致癌性促使研究人员考虑将这些污染物从人类环境中去除 [1]。重金属不能在体内分解 [2]。在各种重金属中，Pb(II)、Cu(II) 和 Cd(II) 由于其高毒性、生物累积倾向以及从冶金、电镀、纺织生产、采矿和电池制造等工业活动中的广泛释放而特别令人担忧 [3], [4]。
当饮用和食用材料受到污染时，这类污染物可能会进入人体。饮用水的污染导致汞、铅、锌、铜、铬、镍和其他重金属被食物吸收 [5]。这些元素即使在经过消毒剂处理后也不会分解，并被证明会引起有害疾病 [6]。重金属可能通过饮用受污染的水、食用受污染的食物、皮肤接触暴露以及植物等各种途径进入人体，导致人体患各种疾病 [7]。它们使得有毒物质能够在海洋生物体内累积 [8]。并且从容器转移到食物中也是可能的 [9]。因此，从水生环境和生态系统中去除重金属是公共健康的一个重要问题 [10]。鉴于上述问题，基于国内外标准的废水处理和重金属去除具有重要意义。
高能耗、二次废物产生和高运行成本是传统金属去除方法（如化学沉淀、离子交换、反渗透和过滤）的主要问题 [3]。近年来，由于纳米结构材料的吸附技术因其制备和使用的简便性、一次性材料的使用、高去除效率、大表面积以及修饰吸附剂表面的能力而受到关注 [11]。纳米复合材料吸附剂表现出更大的吸附容量、更快的吸附动力学和更好的吸附稳定性 [12]。通过将无机纳米粒子与聚合物和天然来源材料结合制备的纳米复合材料由于其更高的吸附容量而更有效，并且由于其环境友好性、生物相容性和绿色工艺而吸引了更多关注 [13]。该领域的研究人员一直在寻找更具成本效益和环境友好的吸附剂。
Fe3O4 因其非凡的顺磁性质而被广泛利用 [12]。它也是生物相容且无毒的。由于这些特性，它已在其在生物医学领域的应用中获得认可。由于其易于分离、在水中的良好分散性、高比活性表面、物理柔韧性和化学稳定性等特性，该材料变得非常高效 [14]。在设计新吸附剂时将磁性纳米粒子作为核心利用，不仅解决了吸附剂与液体介质的分离问题，还提高了吸附剂的化学稳定性和吸附容量 [15]。然而，磁性纳米粒子倾向于由于磁性相互作用而团聚，这可能会减少它们的有效表面积，从而限制它们的吸附性能 [16]。可以说明，氧化铁吸附剂的额外优势是有可能使用不同材料修饰它们的性质 [17]。这些纳米粒子的修饰可以通过金属、聚合物或矿物化合物和合适的官能团来完成 [18]。
羟基磷灰石 (HAP) 是骨骼和牙齿的主要矿物质成分，是人体内天然存在的矿物质 [19]。鉴于其优异的表面特性，包括提供大量重金属离子吸附活性位点的磷酸盐 (PO?3?) 和羟基 (OH?) 基团的存在，HAP 在有效去除污染物的同时也是生物相容且可生物降解的 [20]。此外，HAP 表现出几种有利的物理化学性质，包括适当的酸碱特性、低溶解度、高吸附容量以及优异的 thermal 和化学稳定性，使其成为从水中去除重金属的高效吸附剂 [21]。这种矿物质可以通过煅烧工艺从动物骨头中制备 [22]。
黄原胶是一种天然聚合物 [23]。由于其聚合物特性，该化合物含有羟基、羧基和氧基团 [24]。这些基团很容易与重金属离子结合以形成强关联，使黄原胶成为一种高效可靠的重金属离子去除吸附剂。这种天然、可再生的聚合物代表了一种首选且合适的重金属去除绿色吸附剂，因为它无害并在多种 pH 值下工作良好，因此吸引了研究人员的关注 [25]。因此，通过这种天然聚合物的修饰可以在生物和机械方面升级纳米复合材料的性能 [26]。
在本研究中，开发了一种简单且成本效益高的方法来合成生物启发的 Fe3O4@SS-HAP/Xa 纳米复合材料，用于从污染水中同时去除 Pb(II)、Cu(II) 和 Cd(II) 离子。羟基磷灰石 (HAP) 来源于羊头骨，这是一种天然丰富且可处置的生物废物材料。头骨独特的三层结构（两层密质层和一层松质层）将高矿物质密度与固有的孔隙率结合在一起，从而为 HAP 的形成提供了理想结构。
绿色可再生生物聚合物黄原胶是通过工业糖蜜发酵商业化生产的一种常见物质。在本研究中，无毒且可再生的生物聚合物黄原胶被添加为环境友好的稳定和功能化剂。采用沉积技术在磁性 Fe3O4 纳米粒子上沉积 HAP 和黄原胶层，以促进界面结合、吸附行为。最后，分析 Fe3O4、Fe3O4@SS-HAP 和 Fe3O4@SS-HAP/Xa 复合材料的性能以相互证明功能化产生的协同效应。此外，基于动力学、等温线和热力学研究以及在最佳实验条件下对真实废水的金属回收研究，也评估了吸附机制。因此，这里是一种使用天然生物废物创建多功能纳米复合材料以去除多种金属的绿色可持续方法。
