新型甲壳素/O-gCN复合材料：高效去除水中邻苯二甲酸酯的新突破

新型甲壳素/O-gCN复合材料：高效去除水中邻苯二甲酸酯的新突破

近日，中国海洋大学研究团队在《Separation and Purification Technology》期刊上发表了一篇重要研究论文。该研究成功制备了一种可压缩、可重复使用的甲壳素/O-gCN复合材料，通过吸附-光催化协同作用，实现了对水环境中邻苯二甲酸酯的高效去除。

成果简介

研究团队开发的甲壳素/O-gCN（ChCN）复合材料，通过吸附-光催化协同作用，能够有效去除水中的邻苯二甲酸二乙酯（DEP）和邻苯二甲酸二丁酯（DBP）。这种复合材料具有相互联通的孔隙结构，优异的压缩性和机械强度。实验结果显示，ChCN复合材料对DEP和DBP的饱和吸附容量分别达到37.41 mg/g和42.93 mg/g。通过光催化作用，2小时内可实现DEP和DBP的100%去除。

材料特性与性能

结构表征

扫描电子显微镜（SEM）图像显示，ChCN复合材料具有相互连通的层状大孔结构。随着O-gCN含量的增加，平均孔径从86 μm增加到181 μm。X射线光电子能谱（XPS）分析表明，O-gCN成功固定在ChCN中，且复合材料表面化学组成和元素价态与预期相符。

力学性能

ChCN复合材料在干燥状态下的机械强度最高可达1.389 MPa，是纯甲壳素的2.3倍。在湿润状态下，复合材料可以被压缩到30%的应变，并能恢复到原始高度的93%-97%，显示出良好的弹性和稳定性。

吸附性能

实验结果显示，ChCN-300复合材料对DEP和DBP的吸附能力显著高于纯甲壳素。在45°C下，最大饱和吸附容量分别为37.41 mg/g和42.93 mg/g。吸附过程符合拟二级动力学模型，表明吸附主要发生在复合材料的内部孔隙中。

光催化性能

在氙灯照射下，ChCN-100复合材料对DEP和DBP的吸附-光催化协同去除效率均达到100%。通过GC-MS检测证实，降解产物主要包括MEP和PA，降解途径主要是脱酯基反应。

实际应用潜力

研究团队还开发了一种基于ChCN复合材料的过滤柱装置，该装置在自然光下对DEP和DBP的去除率分别高达87.4%和88.2%。经过三次回收利用后，吸附效率未见显著下降，显示出良好的重复使用性。此外，该材料对藻类生长无抑制作用，且可在土壤中被微生物降解，具有良好的生物相容性和生物降解性。

这项研究不仅提供了一种从可再生生物质中制备高性能复合材料的新方法，还为解决水环境中邻苯二甲酸酯污染问题提供了新的思路和技术支持。

本文原文发表于Separation and Purification Technology（中科院1区，IF=8.6），论文标题为“Synthesis of compressible and reusable chitin/O-gCN sponges for efficient removal of phthalate esters in water environments”。