硕士生屈文涛在Int J Biol Macromol期刊发表文章
近日，课题组在水环境修复与资源回收领域取得重要进展，研究成果《Synergistic Adsorption Mechanisms in Bimetallic Zr/Fe-Modified Chitosan Hydrogels for Enhanced Phosphate Removal》被国际知名期刊《International Journal of Biological Macromolecules》（中科院二区Top期刊，IF=8.5）正式发表。第一作者为硕士生屈文涛，通讯作者为王志坤老师和付禹老师。
该研究针对水体富营养化治理中的磷酸盐去除难题，提出了一种基于壳聚糖的双吸附剂协同策略，并在分子层面阐明了其强化去除机制。设计并制备了两种功能互补的吸附剂：具有优异循环稳定性的球形双金属微球（CSQ@Zr/Fe）以及具备快速吸附动力学和卓越单周期性能的多孔水凝胶（CSQ@Zr）。研究表明，CSQ@Zr/Fe微球在优化条件下对磷酸盐的最大吸附容量达到122.51 mg/g，且经过5次再生循环后仍能保持84.2%的吸附容量，表现出突出的可重复使用性。CSQ@Zr水凝胶则展现出更高的单次吸附容量（126.50 mg/g）和更快的吸附速率，可在240分钟内达到吸附平衡。两种材料在广泛的pH范围（3-9）内均能保持高效去除率，并且在含有多种竞争性阴离子（Cl-, NO3-, SO42-）的复杂水环境中，对磷酸盐的选择性去除率仍超过90%，显示出强大的抗干扰能力。
通过系统的表征与模拟研究，团队首次揭示了以静电相互作用为主导（对结合能贡献达85–92%）、以外层配位（P–O–Zr: 2.25 Å; P–O–Fe: 1.85 Å）和氢键网络为补充的协同吸附机制。研究还发现，水凝胶相比微球对磷酸盐具有更强的束缚能力（扩散系数分别为0.544×10-12 m2/s和0.685×10-12 m2/s），这与其更优的吸附性能直接相关。
该工作不仅开发了两种高性能的磷酸盐吸附剂，更重要的是从分子层面为设计基于壳聚糖的可持续磷酸盐去除与回收材料提供了关键理论依据和创新思路，对水体磷污染控制与磷资源回收具有重要的科学意义与应用前景。
图1 材料制备与表征
图2 磷酸氢根离子吸附性能表征
图3 离子吸附动力学机制的模拟研究
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