2024年2月,国际期刊《Separation and Purification Technology》发表了题为“A review on the progress of magnetic chitosan-based materials in water purification and solid-phase extraction of contaminants”的综述性论文,台州学院生命科学学院资源与环境专业硕士研究生臧晓和蒋茹博士为论文第一和第二作者,台州学院环境工程技术研究所朱华跃教授和浙江工商大学环境科学与工程学院王齐教授为论文共同通讯作者。该论文自2024年2月发表以来,现已被引用10次(Google学术)。《Separation and Purification Technology》是一本致力于传播环境工程和化学工程中均相溶液和非均相混合物分离纯化新方法的国际旗舰期刊,属于中国科学院工程技术类1区Top期刊,2023年IF=8.60。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.125521
污染物检测和水净化对于实现环境保护和资源利用非常重要。构建新型功能材料去除各种污染物也变得越来越重要和紧迫。近年来,因其高活性、绿色来源、易回收、可生物降解性、低成本和具有丰富-NH2和-OH活性基团,磁性壳聚糖基材料(M-CSbMs)而被广泛用作环境修复的吸附剂和光催化剂。本综述总结了磁性壳聚糖(M-CSbMs)的3种可靠制备策略(原位策略、两步策略和沉积后策略),并详细介绍了M-CSbMs在有效吸附/光催化去除污染物(如重金属离子、有机染料、抗生素和其他污染物)和磁性固相萃取超低浓度污染物等方面的研究进展。最后,提出了M-CSbMs目前面临的挑战和前景,以期促进其在水净化和固相萃取污染物方面的实际应用。
综述了M-CSbMs对污染物的吸附。
综述了M-CSbMs磁性固相萃取污染物的研究进展。
介绍了M-CSbMs的有效再生方法。
展望了M-CSbMs在污染物去除方面的未来发展。
随着工业的快速发展,水污染已成为威胁生物圈并影响全球数百万人生活的全球性问题。涂料、食品、制药行业排放的废水含有重金属离子、磷酸盐、硝酸盐、染料、药物化合物及其组合污染物(如Cu(II)/TC、Cu(II)/MB)。尽管这些污染物在废水中的含量可能很低,但这些污染物释放到水环境中可能会对活生物体和水生系统造成长期和严重的毒性风险[3]。环境科学家面临着两项重要任务:一是如何准确检测废水和环境中存在的这些污染物,二是如何通过一些处理过程有效去除这些污染物。最近,固相萃取(SPE)技术受到了相当大的关注,因为样品中存在难以分析的痕量污染物。此外,在过去的几十年里,通过吸附、膜处理、光催化及其紧密耦合,已经开发出许多有效可行的方法来处理工业废水。具有高去除效率和低成本的高级氧化工艺和吸附被认为是水净化和废水处理的最有效技术。
用于废水处理和固相萃取的绿色环保生物材料正受到越来越多的关注。壳聚糖基材料具有生物可降解、生物相容性、可再生、高反应性、无毒和低成本等特点,已被广泛探索和应用于吸附、光催化、污染物固相萃取]和油/水分离应用。已经做出了许多努力来提高CSbMs的吸附和光催化性能。然而,一些纳米级的CSbM很难从处理过的溶液中分离出来并重新用于进一步处理,这仍然是未来需要解决的主要问题。
磁分离技术与吸附工艺或高级氧化工艺相结合将在水净化应用中显示出很有前景的前景。磁性纳米颗粒(MNP)通常包括Fe3O4、γ-Fe2O3或MFe2O4(M=Co、Ni、Cu、Zn等)等。MNP最显著的优点之一是其顺磁特性,使其能够被外部磁场操纵。近年来,磁性壳聚糖基材料(M-CSbMs)兼具壳聚糖和MNPs的优点,以满足高处理效率和快速磁选等应用要求,引起了人们的极大兴趣。由于与–NH2和–OH等官能团形成复合物,磁性颗粒牢固稳定地附着在CSM上。M-CSbMs在去除废水中的一些污染物,如有机染料、金属离子、药物污染物和其他污染物方面表现出优异的性能,并且可以通过使用外部磁体轻松分离。因此,M-CSbMs已被广泛用作废水处理和水净化的吸附剂和光催化剂。在过去的几十年里,从2010年到2023年,Web of ScienceTM Core Collection中标题和主题都包含磁性壳聚糖的出版物数量一直在稳步增加,这表明人们越来越关注M-CSbMs(图1)。最近,已经发表了关于M-CSbMs对重金属吸附的综述。然而,关于M-CSbMs的几种可靠制备策略、物理化学性质及其在水净化和固相萃取污染物中的应用,很少有综述。本综述的内容可从以下四个方面描述:(1)M-CSbMs制备方法的最新进展;(2) M-CSbMs的基本物理化学性质;(3) M-CSbMs在水净化和污染物固相萃取中的主要环境应用;(4) M-CSbM的知识差距和未来展望。