利用玻璃和橙子废弃物升级再造MgAl-LDH/石墨烯复合材料可持续去除水中阿莫西林和头孢氨苄

《International Journal of Environmental Analytical Chemistry》：Upcycling glass and orange waste into MgAl-LDH/Graphene composites for sustainable amoxicillin and cephalexin elimination from water

　　本研究针对水体中抗生素污染问题，来自某地的研究人员开展了将废弃玻璃和橙子副产品转化为MgAl-LDH/石墨烯复合材料的研究。该复合材料能高效吸附去除阿莫西林和头孢氨苄，吸附过程符合Langmuir模型和准一级动力学，为废弃物资源化及水污染治理提供了可持续解决方案。

　　

通过升级再造（Upcycling）技术，研究人员将玻璃废弃物和橙子废弃物转化为镁铝层状双氢氧化物（MgAl-LDH）与石墨烯（Graphene）的复合材料，旨在可持续地消除水体中的抗生素污染物——阿莫西林（amoxicillin）和头孢氨苄（cephalexin）。研究表明，源自杨树（populus）叶的L-组氨酸（L-Histidine）修饰的生物纳米复合材料（bio-nanocomposites）以粉尘（PLSDH）和炭（PLSCH）两种形式被应用，通过吸附技术有效去除了晶体紫（CV）染料。研究通过实验和理论方法分析了吸附能力和速率。批量吸附实验考察了初始染料浓度（20–350 mg/L）、吸附剂投加量（0.05–0.5 g/100 mL）、溶液pH值（2–12）、接触时间（10–150 min）和温度（283.15–323.15 K）等因素的影响。平衡吸附数据更符合Langmuir等温模型，吸附过程遵循准一级动力学（pseudo-first order kinetics）。晶体紫在PLSDH和PLSCH上的吸附为吸热行为，温度升高有利于吸附。研究利用响应面法优化了pH、吸附剂投加量和初始染料浓度等关键参数，并通过统计分析（p值 <<0.05为显著）验证了模型显著性。在最优条件（初始浓度300 mg/L、吸附剂0.1 g、pH 8）下，预测吸附容量（Z₁: 192.25 mg/g, Z₂: 210.90 mg/g）与实测值（Y₁: 210.91 mg/g, Y₂: 222.7 mg/g）高度吻合。计算化学研究表明，吸附剂富含亲核位点（nucleophilic sites），而染料污染物存在亲电位点（electrophilic sites），Fukui函数计算与前线分子轨道（Frontier molecular orbital）分析结果一致。