中國熱科院在改性果膠基新型吸附劑材料領域取得新進展

　　近日，中國熱科院南亞所休閒農業研究室在改性果膠基新型吸附劑材料領域取得新進展。該研究從改性果膠基新型吸附劑材料的合成、理化性質的分析、吸附重金屬鉛的作用效果和吸附機理等方面，系統全面闡述了新型果膠基吸附材料的應用場景及作用機制。該研究成果為果膠資源的綜合高效利用提供了新思路，也為綠色、新型高吸附性能的改性果膠基吸附劑的開發與應用提供了理論支撐。

　　工業生產排放的廢水中含有眾多重金屬元素，這些重金屬會在生物體中富集，並通過食物鏈進入人體，嚴重威脅著生態系統和公眾健康。重金屬鉛廣泛應用於工業生產，是污染最嚴重、對人體危害最大的元素之一，極具危害性和破壞性。近年來，生物吸附作為一種新興的重金屬處理方法，由於其適應性廣、選擇性高、操作性強、耐受性好，深受研究學者的關注。果膠來源豐富，綠色高效，不易產生二次污染，作為一種潛在的生物吸附材料對重金屬有良好的吸附能力，但因其機械強度低、分離困難、難以重複利用等缺點限制了其廣泛應用。研究團隊基於前期的研究基礎，製備了酰胺化度為48%的乙二胺改性果膠，並將其與海藻酸鈉復配，對納米級的四氧化三鐵進行包埋，使用二價鈣離子作為交聯劑，採用微膠囊造粒儀合成了一種新型的改性果膠基磁性微球。研究表明海藻酸鈉/四氧化三鐵的加入提高了微球的熱穩定性、機械強度、多孔吸附性能和耐酸性能，使微球更適合廢水處理。改性果膠基磁性微球對鉛離子的最大吸附量為175.19 mg/g，且經過10次吸附-解吸循環後，去除率仍保持在98.9%以上。使用外加磁場，可將微球較容易地從溶液中進行磁分離。這些結果表明，改性果膠基磁性微球是一種有廣泛應用前景的綠色可再生生物吸附劑，可用於去除廢水中的鉛離子。此外，該研究還對改性果膠基磁性微球吸附重金屬的吸附機理進行了初步探索，發現離子交換、金屬配位和物理吸附相結合的吸附機制是導致改性果膠基磁性微球具備良好的水淨化吸附性能的主要原因。

　　該研究成果以“Preparation of ethylenediamine-modified pectin/alginate/Fe3O4 microsphere and its efficient Pb2+ adsorption properties”為題發表於《International Journal of Biological Macromolecules》。中國熱科院南亞所李婭研究實習員為論文第一作者，杜麗清研究員為論文通訊作者。該研究得到了海南省自然科學基金項目（320QN320）、廣東省現代農業產業技術體系創新團隊建設項目（2022KJ116）等項目經費支持。【延伸閱讀】- 由植物原料加工製成的多孔吸附材料可吸附淨化水中的藥物污染

資料來源

• 中國熱帶農業科學院