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Chemosphere（IF=8.8）电场和磁场环境对鱼鳞吸附废水中的镍和铜离子的影响

工业废水通常含有镍、铜和铅等重金属，造成水体污染。且这些重金属离子易引起人体支气管、肺功能及肠胃功能疾病，严重威胁人体健康。常规的处理方法主要是吸附、离子交换、电化学反应、沉淀等。吸附是因成本低、环保性强是最有效的废水处理方法之一。鱼类是海洋中数量最多的物种之一，鱼皮和鱼鳞产量丰富，且鱼鳞具有去除废水中离子的重要功能，但尚未有具体应用。

比利时蒙斯大学Mohsen研究团队在环境科学与生态学领域Top期刊Chemosphere在线发表了题为“Using fish scales as a new biosorbent for adsorption of nickel and copper ions from wastewater and investigating the effects of electric and magnetic fields on the adsorption process”的文章，采用鱼鳞作为吸附剂去除废水中的镍（Ni²⁺）和铜（Cu²⁺）离子，且探究电场和磁场环境对鱼鳞去除离子吸附过程和去除效率的影响。

研究发现，鱼鳞具有内外双层结构，内层为随机定向的胶原纤维，外层则为排列Ⅰ型胶原纤维。采用鱼鳞吸附Ni²⁺和Cu²⁺的过程中，随着吸附剂接触时间的延长，吸附效果显著提高，且Ni²⁺的去除效率提高2-36%，而Cu²⁺去除效率从34%增加至95%，可能Cu²⁺的吸附相容性更高。此外，调节体系pH、初始浓度、离子含量均会影响鱼鳞对离子的去除率。然而，由于鱼鳞对Cu²⁺的吸附效率几乎为100%，后续仅探究电场和磁场环境下，鱼鳞对Ni²⁺的吸附效率。在8 A/dm²电场强度下，10-30 min鱼鳞对离子的吸附效率提高10%，60 min则提高20%。体系和鱼鳞表面的羟基的极性增加，电场吸附过程中，羟基、水溶液和鱼鳞表面的偶极矩根据电场的方向而拉长或伸缩，鱼鳞吸附Ni²⁺的饱和度增大，吸附效率进一步提高。在4 A/dm²电场强度下，60 min鱼鳞对Ni²⁺的吸附率增加至92%，对照60 min时吸附率仅为45%。当在吸附过程中施加磁场，Ni²⁺的去除率从51%提高至77%，磁场环境影响羟基中的磁偶极子和Ni²⁺，通过影响磁偶极矩，提高离子的去除效率。在电场作用下，Ni²⁺去除率提高40%，而磁场作用下，则增加20%，电场和磁场环境均可有效促进鱼鳞这种新型生物吸附剂对Ni²⁺的吸附效率。电场和磁场技术在鱼鳞等新型生物吸附剂中的应用，为废水处理提供了新的解决方案。