陳武教授課題組在《International Journal of Biological Macromolecules》上報道磁性木質素磺酸鈉水凝膠的合成及其對廢水中Cd2+的吸附行為研究

內容簡述：

近日，《國際生物大分子雜志》（International Journal of Biological Macromolecules）發表了必威陳武教授課題組的最新研究成果，報道了磁性木質素磺酸鈉水凝膠的合成及其對廢水中Cd²⁺的吸附行為研究。該研究關注磁性木質素磺酸鈉水凝膠的合成，并對廢水中Cd²⁺進行吸附實驗，該合成方法簡單環保且對廢水中Cd²⁺有較好的吸附效果。

論文題目為“Synthesis of magnetic sodium lignosulfonate hydrogel(Fe₃O₄@LS) and its adsorption behavior for Cd²⁺ in wastewater”，陳武教授和碩士研究生謝慧嘉為論文共同第一作者。  

隨著工業的發展，水體中的重金屬污染日益嚴重，重金屬污染不可生物降解，并且可以通過食物鏈富集，對生態環境和人類的身體健康有著嚴重的影響。吸附法因其在操作、設計過程中的靈活性和處理效果的顯著性被廣泛應用于處理重金屬污染的廢水。而目前常用的吸附劑包括活性炭、硅膠、MOF、活性氧化鋁等，但這些吸附材料價格較為昂貴，合成復雜，且回收利用困難。因此尋找一種價格低廉，合成工藝簡單，吸附效果好且易于回收利用的吸附材料依然具有挑戰。

基于上述挑戰，陳武教授課題組提出以木質素磺酸鈉（LS）為原料，丙烯酰胺（AM）為單體，N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺（MBA）為交聯劑，過硫酸鉀（KPS）為引發劑，N,N,N’,N’-四乙基乙二胺（TEMED）為還原劑，采用自由基接枝共聚法成功合成木質素磺酸鈉水凝膠，并采用原位沉淀法在水凝膠的內部負載磁性Fe₃O₄納米粒子，形成磁性木質素磺酸鈉水凝膠（Fe₃O₄@LS），再將Cd²⁺作為處理目標研究Fe₃O₄@LS對重金屬的吸附效果。該合成方法工藝簡單，環境友好，實現了對木質素的再利用，且Fe₃O₄@LS具有較大的比表面積、豐富的活性位點、優良的磁性和穩定性，對Cd²⁺的吸附容量可達88.00 mg/g，具有良好的吸附效果。吸附過程主要通過表面絡合、陽離子交換和靜電吸引完成。利用NaCl作為解吸劑，經過4次洗脫后，吸附率仍可達60%以上，具有較好的回用性。本研究為磁性水凝膠作為吸附材料在工業廢水處理中的應用提供了理論和技術上的參考，并為開發高吸附效果、環境友好且易回收再利用的吸附材料提供了一個思路。

該研究工作得到了國家重大科技專項課題“廢棄物處理與利用技術”的資金支持及必威實驗中心的支持。

圖文摘要：

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.125498