磁性吸附剂的双亲性表面修饰及其对两种微塑料的吸附性能
冯秦艾, 李建军, 张梨梨, 武琳馨, 王慧玲, 侯文静, 王磊, 任明杰
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250208
采用一步溶剂热法结合多元表面修饰工艺,以四氧化三铁(Fe3O4)和还原氧化石墨烯(rGO)为核,表面接枝盐酸多巴胺(DA)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和十六十八烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱(HSB1618)制备双亲性磁性复合材料Fe3O4/rGO/PDA(聚多巴胺)/SDBS/HSB(FGPSH)。系统研究了该材料对水体中聚氯乙烯(PVC)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)微塑料(MPs)的吸附行为。结果表明,FGPSH呈纳米多孔球状结构,平均粒径为426.15 nm,平均孔径为33.02 nm。材料表现出优异的超顺磁性,饱和磁化强度高达44.15 emu·g-1,可通过外加磁场实现快速固液分离。多层表面修饰使FGPSH兼具亲水性和疏水性,并使其在水体中保持高分散性的同时,为不同极性MPs匹配吸附位点,呈现出广谱且高效的选择性吸附行为。在优化条件下(PVC和PET的初始质量浓度均为25 mg·L-1,溶液pH均为9.0,FGPSH用量分别优化为0.50和0.40 g·L-1,吸附时间分别为30和80 min),FGPSH对PVC和PET的吸附率分别达到97.58%和95.30%,对应吸附容量分别为48.75和60.33 mg·g-1,且经过5次吸附-脱附循环后仍能保持85%以上的吸附率。吸附热力学与动力学研究表明,FGPSH对亲水性PVC的吸附行为符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型,而对疏水性PET的吸附则遵循Langmuir模型,表明其对不同极性微塑料的吸附机制存在显著差异。
关键词: 微塑料, 双亲性磁性吸附剂, 吸附, 磁分离, 纳米多孔材料

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