2024年6月，国际期刊《Environmental Research》期刊在线发表了题为“Synthesis and fabrication of magnetically
separable phosphate-modified magnetic chitosan composites for lead(II)
selective removal from wastewater ”的研究性论文。重庆工商大学黄瑶瑶博士为论文第一作者，重庆工商大学黄瑶瑶博士和重庆大学郑怀礼教授为论文共同通讯作者。《Environmental Research》该期2024年影响因子为7.7，主要刊登主要目的是评估化学品和微生物污染物对人类健康的影响，属于环境科学与生态学2区和中科院2区。
https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.119416
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必须开发去除率高、易于分离的材料，去解决高效去除含铅废水和降低与重金属废水污染相关的毒性风险的迫切需要。本文合成了一种基于磷酸化磁性壳聚糖（MSCP）的新型有机-无机杂化材料，并将其应用于废水中铅（II）的选择性去除。从表征和实验结果可知，MSCP的磁饱和强度达到14.65emu/g，可快速分离、易再生，经过5次循环后仍保持较高的吸附性能，说明该吸附剂具有良好的磁分离性能和耐久性。在pH=6.0和室温下，MSCP在多金属离子共存溶液中对铅具有较高的选择性吸附性能，吸附系数SPb-MSCP=78.85%，远高于MSC（SPb-MSC=11.59%）。此外，在单导联体系中，Pb（II）对MSCP和MCP的吸附特性具有明显的pH响应性，随着溶液pH的增加，其吸附能力增加，其最大值分别为80.19和72.68 mg/g。值得注意的是，在铁芯上涂有惰性层的MSCP的耐酸性显著提高，在整个酸性范围内几乎没有MSCP的铁浸出，而在pH=1.0时，MCP铁浸出量为7.63mg/g。MSCP的最大吸附能力为102.04mg/g ，与pH值分别为6.0和298.15K时的Langmuir模型相吻合，表明Pb（II）在MSCP上的化学吸附过程具有伪二级动力学。这些发现突出了MSCP在从水溶液中去除Pb（II）方面的巨大潜力，使其成为一种很有前途的处理废水中Pb（II）污染的解决方案。
1、合成了一种新型磷酸化磁性吸附剂；
铅离子（Pb（II））作为一种非放射性金属元素，即使在低浓度下，通过食物链服用也可能导致人体疾病和紊乱，并被世界卫生组织（WHO）列为强效污染物。Pb（II）也是一种有色金属，具有独特的性能如很好可塑性、低熔点、耐腐蚀性。各种技术从废水中去除Pb（II），其中，吸附技术是一种高选择性、高效、可重复使用、应用广泛、低能耗的方法，是一种高效、适合的工业应用方法。吸附剂吸附后固液分离是最经济快速的方法，因此采用磁回收。纳米Fe3O4吸附性能高，超顺磁性；可以通过物理和/或化学手段进行修饰和/或封装，提高分散性能，保持可控性，引入新官能团，实现水溶液中铅（II）的捕获。磷酸基团可以与金属离子形成络合，从而实现金属离子的螯合。因此试图通过化学接枝改性构建一种磷酸化的磁性壳聚糖基吸附剂。这丰富了壳聚糖表面官能团的类型和数量，提高了Pb（II）的捕获能力。该方法还为解决水环境中铅离子的分离和回收提供了一种可能的解决方案。
1.磷酸盐改性磁性壳聚糖基吸附剂的合成
准确称量2.0 g MSC，加入三颈瓶中，然后在三颈瓶中加入50 mL去离子水，用超声波分散30 min。然后将反应装置置于冰浴中，将N2排入反应装置。在三颈瓶中加入14 ml甲磺酸，以500 rpm搅拌10 min。然后滴加氢氧化钠溶液，调节混合物的pH至3.0左右。最后，在分散体中加入2g P2O5，密封三烯瓶3h。移植修饰反应完成后，黑色固体产品倒进一个烧杯，和固体和液体是通过应用磁场分离，然后产生的固体与去离子水洗涤几次直到洗涤中性，最后在50℃恒定重量和留出。在上述相同的实验条件下，还制备了另一种不被二氧化硅覆盖的磁性核的磷酸盐改性吸附剂（MCP）。
2.竞争性吸附实验
在含有其他竞争金属离子（Zn（II）、Cu（II）、Ni（II）、Co（II）、Cd（II））的混合溶液中进行Pb（II）竞争性吸附实验。采用各金属离子浓度为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0的多种金属离子混合溶液和100 mg/L，研究不同pH值对各金属离子吸附性能的影响。
3、单体系铅离子吸附实验
在单金属铅离子体系中，通过控制不同pH值（1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0）、初始铅离子浓度（50-400 mg/L）、温度（298.15、308.15）和吸附时间（0-480min），对MC、MCP、MSC和MSCP进行批量吸附实验。
图2 原材料和制备的磁性吸附剂的多重表征（傅里叶变换红外（FTIR）光谱(a)、x射线光电子能谱（XPS）分析(b)、饱和磁化曲线(c)、x射线衍射（XRD）分析(d)、热重分析（TGA）(e)和N2吸附解吸等温线(f)）
表1 铅离子在MSCP和MSC上吸附的Langmuir和Freundlich常数
Yaoyao Huang , Yuqi Peng , Guizhi Zhang , Zhengsijia Wu , Juan Li , Wei Ding , Hong Li b, Yanyan An , Liang Ao , Yu Shen , Huaili Zheng.Synthesis and fabrication of magnetically separable phosphate-modified magnetic chitosan composites for lead(II) selective removal from wastewater. Environmental Research 258 (2024) 119416.https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.119416