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印染废水排放的刚果红（CR）污染水体，危害大。研究人员制备氨基功能化勃姆石（ABMs）吸附剂。其对 CR 吸附性能佳，饱和吸附量达 2547.39±19 mg/g，8 次循环后仍有 2167.44 mg/g，在废水处理领域前景广阔。
在现代工业蓬勃发展的背后，印染行业的废水排放问题却如同一颗 “毒瘤”，严重威胁着生态环境的健康。合成染料广泛应用于纺织、印染和食品加工等众多领域，每年超 10 万种染料被生产出来，产量高达约 100 万吨。但这一繁荣景象的背后，是大量高污染物质的产生，每年约有 150 万吨未经处理的染料废料排入江河湖海，其中刚果红（Congo red，CR）作为典型的阴离子偶氮染料，因其来源广泛、成本低廉、色泽鲜艳而被大量使用。然而，CR 在生产和使用过程中流失率高、水溶性强，极易进入水体。其复杂的多芳香结构和热稳定性使得它在水体中极难降解，不仅会大幅增加水体色度，影响阳光穿透，阻碍水生生物的光合作用，还会在代谢过程中产生具有致癌、致畸、致突变性的联苯胺，对水生生物乃至整个生态系统造成严重危害。因此，如何有效去除印染废水中的 CR，成为全球亟待攻克的难题。
在此背景下，国内研究人员积极投身于相关研究。他们以勃姆石为基底，利用（3 - 氨基丙基）三乙氧基硅烷（(3-aminopropyl) triethoxysilane，APTES）作为偶联剂，通过液相接枝改性法制备了具有 3D 花束状分层结构的氨基功能化勃姆石（ABMs）吸附剂。相关研究成果发表在《Applied Surface Science》上，为印染废水处理带来了新的曙光。
研究人员在开展此项研究时，运用了多种关键技术方法。通过一系列物理化学表征手段，如 X 射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT - IR）和 X 射线光电子能谱（XPS）等，对制备的 ABMs 吸附剂进行深入分析，以确定其结构和成分变化。同时，进行吸附试验，研究 ABMs 对 CR 的吸附性能，并通过吸附动力学、吸附等温线和热力学相关计算，探究吸附过程的特性和机制。
下面来详细看看具体的研究结果。
- ABMs 吸附剂的合成与表征：在合成 ABMs 吸附剂过程中，研究发现，在水热反应中，尿素分解产生 NH?，释放出大量 OH?，与水解产生的游离铝离子在高温高压条件下结合，形成无定形 Al (OH)?。随着反应进行，充足的尿素持续水解，无定形 Al (OH)?逐渐转变为具有 3D 纳米花状花束分层结构的勃姆石。经过 APTES 改性后，成功制备出 ABMs 吸附剂，一系列表征手段证实了其 3D 花束状分层结构的成功构建，且表面含有高度分散的质子化氨基。
- ABMs 对 CR 的吸附性能：ABMs 吸附剂展现出令人瞩目的吸附性能。在广泛的溶液 pH 值范围内，它对 CR 分子都具有良好的吸附效果。在最佳条件（pH 值为 5，ABMs 吸附剂用量为 0.05 g）下，其饱和吸附量高达 2547.39±19 mg/g。更为重要的是，经过 8 次吸附 - 解吸循环后，吸附量仍能保持在 2167.44 mg/g，表现出良好的循环稳定性。
- 吸附过程的动力学、等温线和热力学研究：通过对吸附动力学、等温线和热力学的相关计算，结果表明，CR 分子在 ABMs 吸附剂上的吸附和扩散过程为单层物理吸附。这一过程是自发进行的，属于吸热反应，且伴随着熵的增加。这意味着在自然条件下，ABMs 吸附剂就能与 CR 分子发生吸附作用，并且随着温度升高，吸附效果会更好。
- 吸附机制探究：借助 XRD、FT - IR 和 XPS 等表征手段，研究人员揭示了 ABMs 吸附剂对 CR 染料的主要吸附机制。ABMs 表面高度分散的质子化氨基与 CR 的磺酸基团之间存在静电吸引作用；ABMs 表面的羟基与 CR 分子表面的磺酸基团、CR 的高度分散质子化氨基与 ABMs 表面的氨基之间还会形成氢键。这些相互作用共同促进了 ABMs 对 CR 的高效吸附。
综合来看，本研究成功制备了具有 3D 花束状分层结构的 ABMs 吸附剂，该吸附剂对 CR 具有优异的吸附性能，循环稳定性良好，吸附过程为自发的吸热物理吸附，主要通过静电吸引和氢键作用实现对 CR 的吸附。这一研究成果在印染废水处理领域具有重要意义，为 CR 污染治理提供了一种高效、经济且可持续的解决方案，有望推动印染行业废水处理技术的升级，助力生态环境的保护和修复。它不仅为解决实际环境问题提供了新的途径，也为后续相关吸附剂的研发提供了重要的理论依据和实践参考，在环境科学与工程领域展现出广阔的应用前景。
