利用基于β-环糊精的纳米复合吸附剂对含磁性蒙脱石的水介质中的磺胺吡啶和四环素进行净化处理，该吸附剂经过MIL-88A改性

《Materials Today Chemistry》：Sulfasalazine and tetracycline decontamination from aqueous media using nanocomposite adsorbent based on β-cyclodextrin containing magnetic montmorillonite modified by MIL-88A

本研究通过绿色溶剂法成功制备了β-环糊精/CoFe?O?-MMT/MIL-88A纳米复合材料吸附剂，并利用XRD、XPS等手段表征其结构。实验表明，该吸附剂对SSZ和TC的最大吸附容量分别为150.9和153.3 mg/g，Langmuir模型和伪二阶动力学模型最佳，且具有优异再生性和磁分离性能，为水处理提供了高效环保方案。

　　本研究介绍了一种新型的吸附材料，即β-环糊精/铁基金属有机框架（MIL-88A）修饰的钴铁氧（CoFe?O?）-蒙脱石（MMT）纳米复合材料，用于从水溶液中高效去除磺胺吡啶（SSZ）和四环素（TC）等抗生素污染物。这种材料通过一种简单且经济的合成方法制备，其吸附性能得到了系统的评估，包括对吸附条件的优化、吸附动力学、热力学以及材料的可再生性等。

当前，抗生素广泛存在于水环境中，对人类健康和生态系统构成严重威胁。这类药物通常在人体内未被完全代谢，而是通过排泄进入废水、沉积物和土壤中，导致环境污染。尽管其在水中的浓度较低，但长期排放仍可能对水生生物造成影响，并可能通过食物链生物累积，进而对生态系统和人类健康产生潜在危害。因此，开发高效的去除技术对于改善水环境质量至关重要。

吸附作为一种高效、经济且环保的方法，被广泛应用于去除这类抗生素污染物。选择合适的吸附材料是实现高效去除的关键。矿物粘土如蒙脱石因其低成本、高可用性和环境友好性，成为一种重要的吸附材料。蒙脱石具有层状结构和较高的阳离子交换容量（CEC），这使其在吸附过程中能够有效利用外部表面和层间空间。为了提高其吸附性能，蒙脱石常被改性，例如通过引入生物聚合物或金属有机框架（MOFs）。β-环糊精是一种常见的改性剂，因其具有多个羟基和一个疏水性空腔，可以与多种有机化合物形成包合物，从而增强吸附能力。

金属有机框架（MOFs）是一类具有高度有序孔结构的多孔晶体材料，因其较大的比表面积、可调的孔径和优异的化学稳定性而受到广泛关注。铁基MOFs由于铁的丰富性、非毒性、良好的热稳定性和化学稳定性，成为研究的热点。MIL-88A（Fe）是一种基于铁（III）三聚体和富马酸连接的三维框架材料，其孔径为5–7 ?，具有“呼吸效应”，能够增强对有机污染物的吸附能力。此外，MIL-88A在水中的稳定性也较好，即使在酸性条件下也能保持结构完整性。

然而，传统的MIL-88A合成方法往往涉及有毒溶剂和长时间的水热反应，这在一定程度上限制了其在实际应用中的推广。因此，本研究开发了一种环保、高效的原位合成方法，使用绿色溶剂在常压下制备MIL-88A（Fe），从而降低合成成本并提高材料的可再生性。该方法成功地将β-环糊精、CoFe?O?和MIL-88A复合到蒙脱石中，形成了一种具有优异吸附性能的纳米复合材料。

为了全面评估该材料的性能，研究人员采用了多种表征技术，包括X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电子显微镜（TEM）、振动样品磁强计（VSM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）以及BET比表面积分析等。这些分析结果证实了材料的结构特征和化学组成，进一步验证了其在吸附过程中的有效性。

在吸附性能研究中，实验考察了多个关键因素对SSZ和TC去除效果的影响，包括pH值、初始污染物浓度、接触时间、温度、吸附剂用量以及共存离子等。实验结果表明，该材料在pH值为5–6时表现出最佳的吸附性能，且在25°C下达到最大单层吸附容量。具体而言，SSZ的最大吸附容量为150.9 mg/g，而TC的最大吸附容量为153.3 mg/g。这表明该材料对两种抗生素都有较高的吸附能力。

从吸附等温线来看，该材料的吸附行为更符合Langmuir模型，说明其吸附过程可能以单层吸附为主。而在动力学研究中，伪二级动力学模型能够更好地描述吸附过程，这表明吸附速率可能受到化学反应控制。此外，热力学研究显示，SSZ和TC的吸附过程是自发的且放热的，说明该吸附过程在热力学上是可行的。

为了进一步评估该材料的实用性，研究人员还对其再生性能进行了测试。结果表明，该纳米复合材料在多次吸附-再生循环后仍能保持较高的吸附效率，表明其具有良好的稳定性和可重复使用性。这种特性对于实际应用中需要频繁处理的水体具有重要意义，因为它降低了材料的使用成本和更换频率。

本研究的创新之处在于首次将β-环糊精与CoFe?O?和MIL-88A复合到蒙脱石中，形成了一种新型的磁性吸附材料。该材料不仅具有优异的吸附性能，还具备良好的磁分离能力，使其在实际应用中更加便捷和高效。通过这种创新设计，研究人员能够有效去除水中的SSZ和TC，为水污染治理提供了一种新的解决方案。

此外，本研究还强调了环保和经济性的双重重要性。所采用的合成方法避免了传统方法中可能存在的有害溶剂和复杂的水热反应，从而降低了对环境的影响。同时，材料的制备成本较低，使其在大规模应用中更具可行性。这些特点使其成为一种理想的吸附材料，尤其适用于需要长期运行和频繁处理的水处理系统。

在实验过程中，研究人员对吸附材料的表面化学性质、结构特征和磁性行为进行了详细分析。这些分析不仅有助于理解材料的吸附机制，也为后续的优化和改进提供了理论依据。例如，通过FTIR分析，研究人员能够观察到吸附过程中材料表面官能团的变化，从而推测吸附作用的类型和机制。XRD和XPS分析则用于确认材料的晶体结构和化学组成，确保其在合成过程中未发生显著变化。

为了评估吸附性能，研究人员在不同条件下进行了吸附实验。这些实验不仅包括对单一污染物的吸附，还涉及对两种污染物共存情况下的吸附效果。此外，研究人员还测试了不同pH值、温度和接触时间对吸附效率的影响，以确定最佳的操作条件。这些实验结果对于实际应用中如何优化处理工艺具有重要指导意义。

在热力学研究中，研究人员通过计算吸附过程的吉布斯自由能变化、焓变和熵变，进一步验证了吸附过程的自发性和放热性。这些参数的分析有助于理解吸附过程的能量变化和反应趋势，从而为材料的改性和优化提供理论支持。

总体而言，本研究开发了一种新型的磁性纳米复合材料，具有优异的吸附性能和良好的再生能力。该材料不仅能够高效去除水中的SSZ和TC，还具备环保、经济和易操作等优势，为抗生素污染的治理提供了新的思路和方法。未来的研究可以进一步探索该材料在其他污染物去除中的应用潜力，以及其在实际水处理系统中的长期稳定性和适用性。