可生物降解且可重复使用的多价金属离子锚定水滑石基生物高分子复合材料用于高效去除水中磷酸盐

《ChemistrySelect》：Biodegradable and Reusable Multivalent Metal Ion-Anchored Hydrotalcite-Based Biopolymer Composites for Efficient Phosphate Removal From Water

　　

摘要

水生系统中过量的磷酸盐会导致富营养化，从而导致水质严重恶化。为应对这一挑战，本研究旨在合成掺入 Ca、Ce 和 La 金属离子的水滑石（(Ca-La)HT 和 (Ca-Ce)HT），并利用海藻酸、明胶和果胶开发其生物聚合物基杂化复合材料。所得材料包括 Alg/(Ca-Ce)HT、Gel/(Ca-Ce)HT、Pec/(Ca-Ce)HT、Alg/(Ca-La)HT、Gel/(Ca-La)HT 和 Pec/(Ca-La)HT，并对其从水中去除磷酸盐的性能进行了评估。其中，Gel/(Ca-Ce)HT 和 Gel/(Ca-La)HT 分别表现出最高的吸附容量，分别为 42 和 45 mg g^?1，因此被选中进行详细的吸附研究。使用 FTIR、XRD、EDAX 和 SEM 分析对这些复合材料进行了表征。进行了间歇吸附实验，以研究接触时间、吸附剂用量、溶液 pH 值、pH_zpc 和竞争性共存离子的影响。等温线分析表明，磷酸盐吸附遵循多层吸附机理。热力学研究证实吸附过程是自发的，而动力学分析表明吸附行为最好由粒内扩散和拟二级模型描述。进一步使用真实水样验证了明胶基复合材料的吸附性能。此外，复合材料在多次吸附 - 解吸循环中表现出良好的稳定性和有效的磷酸盐去除能力，凸显了其作为高效、可重复使用的磷酸盐修复吸附剂的潜力。

图形摘要

图形摘要展示了明胶基复合材料的制备及其在从水溶液中去除磷酸盐离子中的应用。该复合材料提供了与磷酸盐离子相互作用的活性结合位点，从而实现其高效吸附和去除。该过程展示了明胶基复合材料作为水中磷酸盐修复的有效且环保材料的潜力。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可向通讯作者提出合理要求后获取。