我院谢君教授团队在壳聚糖基吸附材料方面取得新进展

       近日，生物质工程研究院、农业农村部能源植物资源与利用重点实验室、广东省高校生物质能源重点实验室谢君教授团队在壳聚糖基吸附材料研究中取得重要进展，相关研究成果以“Adsorption of Pb²⁺,Cu²⁺ and Cd²⁺ by Sulfhydryl Modified Chitosan Beads”（论文链接https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0144861721010092）为题发表在多糖聚合物领域国际顶级期刊Carbohydrate Polymers（IF=9.381）上。2019级硕士研究生杨玉如为论文第一作者，张爱萍副研究员为通讯作者。

壳聚糖（CS）是对自然界中含量丰富的几丁质进行脱乙酰后得到的产物，由于其分子结构中含有大量的羟基(-OH)和氨基(-NH2)，常用于处理含有重金属离子的废水。因此，CS是一种应用较为普遍的生物基吸附剂原料。CS的力学性能和耐酸性能较差，交联可以在一定程度上改善，但交联会导致吸附位点减少，因此，在交联后通常会对CS进行下一步改性。为了进一步提高交联CS材料的吸附性能，本研究在交联后引入了介孔- 2,3 -二巯基丁二酸(DMSA)。DMSA的分子结构包含两个巯基和羧基，所以S原子或O原子可以单独或共同与重金属离子反应，形成稳定的无毒配合物。

 因此，以3-氨基丙基三甲氧基硅烷为交联剂制备了DMSA- CS微球，并用于处理含有Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺的水溶液，并用FTIR、XRD、SEM-EDS、BET和XPS对其进行了表征。SEM结果表明，DMSA-CS微球表面粗糙多孔。FTIR和XPS结果表明-COOH和-SH都参与了重金属离子的螯合过程。由于巯基改性成功，DMSA-CS微球对Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺的去除能力优于大多数吸附剂，最大吸附能力分别为273.72 mg/g、163.28 mg/g和183.05 mg/g。此外，Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺的吸附对pH的依赖性很强，最适pH值分别为4、5和6。等温线和动力学结果表明，吸附过程为单分子层吸附，符合准二级吸附模型。DMSA-CS微球对重金属离子有较强的吸附能力，且易于制备和分散，是一种很有前途的生物基吸附剂。

 研究项目得到了国家自然科学基金的资助（面上项目）。（文/图生物质工程研究院杨玉如）