《Journal of Hazardous Materials》：High-Density Carboxylated Magnetic “Gluttonous Snake” (HDCMGS): A Rapid, Efficient, and Recyclable Adsorbent with Mild Desorption for Methylene Blue Removal
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•HDCMGS具有高密度的表面羧基官能团。•HDCMGS对MB的去除速度极快（10?秒，>87%；1?分钟，90%-97%）。•吸附了MB的HDCMGS可将MB释放至乙醇中。•吸附过程涉及静电吸引作用和氢键作用。引言阳离子染料具有高化学稳定性、差生物降解性、显著毒性和强烈着色
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HDCMGS具有高密度的表面羧基官能团。
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HDCMGS对MB的去除速度极快（10?秒，>87%；1?分钟，90%-97%）。
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吸附了MB的HDCMGS可将MB释放至乙醇中。
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吸附过程涉及静电吸引作用和氢键作用。
引言
阳离子染料具有高化学稳定性、差生物降解性、显著毒性和强烈着色性，从而对生态环境和人类健康构成严重威胁，并阻碍工业可持续发展 [1]。作为典型的阳离子染料，亚甲基蓝（MB）因其色泽鲜艳、耐洗性强，被广泛应用于纺织、造纸、食品加工和生物染色等领域 [2]。然而，MB具有潜在的致癌和致突变危害，其长期生物累积可能造致不可逆的生态破坏 [3]。重要的是，生产与实际使用过程中，约80%的这类染料通过工业废水流进入环境 [4]。因此，高效去除废水中的阳离子染料对于保护水质、生态系统及人类健康至关重要 [5]。
目前报道的MB去除常见策略包括生化处理、化学氧化、混凝沉淀、膜过滤和吸附 [5], [6], [7], [8]。其中，吸附法因其操作简便、可重复使用且适用范围广而得到广泛应用 [9], [10], [11], [12]。常见吸附剂包括碳基材料（如活性炭和生物炭）[13], [14], [15], [16], [17]、黏土、金属有机框架材料（MOFs）[3], [18]，以及凝胶类材料（包括气凝胶和水凝胶）。Bardhan等人采用槟榔壳（BNH）这一农业废弃物作为前驱体，通过氢氧化钠（NaOH）化学活化制备活性炭（BNH-AC）[19]。BNH-AC的最大MB去除能力在吸附10?小时后达到。Jawad等人利用硫酸（H2SO4）对磺化石榴皮（Punica granatum）生物炭（SPPBC）进行热活化以去除MB，SPPBC在4.3?小时内去除率达94%。同一研究组还报道了伊拉克红高岭土黏土（IRKC）作为MB吸附剂 [20]。此外，Zhang等人制备了一种FCNTs@MOF@Gel吸附剂，在33?小时内MB去除率仅为81%。经过五次吸附-解吸循环后，吸附剂仅保留初始去除效率的61% [21]。Su等人利用柑橘纤维纤维素、壳聚糖和海藻酸钠构建了生物基气凝胶，吸附12?小时后MB去除效率超过90% [22]。Chen等人制备了一种超吸附纳米复合（NC）水凝胶吸附剂，在40?分钟内可实现90%的MB去除 [23]。
在上述吸附剂中，碳基吸附剂，尤其是源自农业废弃物的生物炭，具有天然可再生的优势。然而，原料活化通常需使用强酸强碱，使合成路线不够环保。黏土吸附剂的吸附容量通常有限且可回收性差，严重限制了其实际应用。MOF基吸附剂仍然存在制备工艺繁琐、成本相对较高的问题。此外，这类吸附剂的吸附平衡时间通常为数小时至数十小时。相比之下，凝胶基吸附剂具有更广泛的优势，包括来源广泛、易于改性、可生物降解且吸附后不产生二次污染 [22], [24], [25]。值得注意的是，凝胶体系还可将吸附时间缩短至1?小时以内。尽管如此，凝胶基吸附剂仍存在制备复杂、成本较高及可回收性不足的问题。此外，大块凝胶分散性差，延长了目标染料分子的扩散路径 [26], [27]。严苛的解吸条件（尤其是强酸或强碱）也是碳基、MOF和凝胶吸附剂的常见缺点 [28]。因此，开发兼具快速吸附、高吸附容量、温和解吸和易于同时回收吸附剂与染料的吸附剂仍具有挑战性。
为突破上述瓶颈，我们设计了一种高密度羧基化磁性“贪吃蛇”（HDCMGS）吸附剂。所合成的HDCMGS以Fe?O?磁铁矿纳米颗粒作为磁性骨架，高密度羧基富集的聚甲基丙烯酸（PMAA）构成外层水凝胶壳。整个结构组装过程可在数分钟内完成。以MB作为模型阳离子染料，HDCMGS在环境温度下10?秒内MB去除率超过87%，1?分钟内去除率超过90%，显示出高效且快速的吸附性能。MB吸附后，HDCMGS可通过乙醇实现近乎完全的解吸，MB只需在环境温度下简单蒸发即可回收；吸附-解吸循环次数超过15次。HDCMGS上MB的吸附过程符合准二级动力学模型和Freundlich模型，且为自发并放热。高密度羧基增强了HDCMGS与MB之间的静电吸引和氢键作用。HDCMGS集易于制备、快速吸附动力学、温和解吸和优良可回收性于一身，作为可持续高性能吸附剂在实际染料废水治理中展现出巨大潜力。
章节摘要
材料
所有化学品均为分析纯，未经进一步纯化直接使用。六水合三氯化铁、单宁酸、无水乙酸钠、甲基丙烯酸（MAA）、乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA）、乙二醇（EG）、2-羟基-2-甲基丙苯酮（HMPP）、盐酸（HCl）和氯化钠均购自Sigma-Aldrich。聚吡咯烷酮、无水乙醇和MB购自国药化学试剂有限公司。
HDCMGS的合成与表征
水凝胶是具有优良亲水性和丰富表面活性基团的交联聚合物网络 [23], [36], [37]。现有水凝胶吸附剂以块状形式制备，限制了吸附剂的分散性，并阻碍目标染料分子的质量传递 [38]。此类结构缺陷降低了有效接触面积，进一步降低了吸附效率，同时延长了吸附时间。因此，具有长径比的线性结构
结论
高效去除废水中的阳离子染料仍是水环境治理中至关重要的研究课题。总之，我们制备了HDCMGS，一种由水凝胶网络和磁性纳米颗粒组成的羧基化吸附剂。HDCMGS的形态通过磁场暴露时间进行调控。在1?分钟内磁性组装时，吸附剂呈现离散的线性链状；超过2?分钟的延长磁性处理则导致其缠结为束状聚集体。值得注意的是，
未引用参考文献
[66]; [67]; [68]; [69]; [70]
CRediT作者贡献声明
范松林：撰写 – 审阅与编辑，验证，资源，资金获取，数据整理。梁新泉：撰写 – 原稿，资源，资金获取，构思。秦林丽：资源，调查，数据整理。蔡智慧：方法学，调查，数据整理。宋小荣：撰写 – 原稿，验证，方法学，调查，形式分析，数据整理，构思。
利益冲突声明
我们声明，我们与其他人或其他组织之间不存在任何可能不当影响我们工作的财务或个人关系，不存在任何性质的专业或其他个人利益与任何产品、服务和/或公司相关，这些利益可被视为影响标题为“高密度羧基化磁性“贪吃蛇”（HDCMGS）：一种具有温和解吸性能的快速、高效、可回收吸附剂”的手稿中所提出立场的审稿。
致谢
本研究得到了广西自然科学基金青年科学基金项目（2026GXNSFBA00640091）的支持。
Xiaorong Song|Linli Qin|Zhihui Chai|Songlin Fan|Xinquan Liang
