《RSC Advances》：Effective photocatalytic and antibacterial nanomembranes from a GO-grafted dapsone-incorporated chitosan/gelatin blend for enhancing the removal of toxic dyes from wastewater
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研究人员合成了功能化石墨烯氧化物接枝氨苯砜（GO-grafted dapsone, GOgD），并将其以不同比例（10%、20%、30%）掺入壳聚糖/明胶（Chitosan/Gelatin, CGe）共混体系中制备纳米膜。采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、
研究人员合成了功能化石墨烯氧化物接枝氨苯砜（GO-grafted dapsone, GOgD），并将其以不同比例（10%、20%、30%）掺入壳聚糖/明胶（Chitosan/Gelatin, CGe）共混体系中制备纳米膜。采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman spectroscopy）、扫描电子显微镜（SEM）、力学测试及抗菌性能分析等方法对GOgD及纳米膜进行了表征。紫外光与可见光照射下评估其对铬黑T（Eriochrome Black T, EBT）和甲基绿（Methyl Green, MG）的光催化降解性能。结果表明，CGe–GOgD 20%纳米膜的拉伸强度达到约85 MPa，优于未填充共混膜的61.35 MPa。CGe–GOgD 30%纳米膜在pH 5.0条件下对EBT、pH 8.0条件下对MG表现出最佳光催化活性，可见光下降解效率分别为90.8%和97.9%，紫外光下分别为83%和90%。两种染料的降解动力学均符合准一级反应模型，其机制涉及光照诱导产生高氧化性物种羟基自由基（·OH）和超氧阴离子自由基（·O2?），引发染料降解并最终生成二氧化碳和水。该光催化剂可循环再生使用三次，降低了运行成本。此外，纳米膜对大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）和金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus, S. aureus）表现出显著抗菌活性，抑菌圈直径范围为21–34 mm，优于原始基质。CGe–GOgD 30%纳米膜兼具高效去除有害有机染料与强抗菌性能，在生态环境治理中具有广泛应用前景。
该研究发表于《RSC Advances》，针对纺织工业废水中广泛存在的难降解有毒染料污染问题，旨在开发兼具高效光催化降解与抗菌性能的可持续纳米膜材料。现有壳聚糖/明胶（CGe）共混膜虽具生物相容性与环境友好性，但机械强度低、耐水性差且缺乏光催化活性，限制了其在水处理中的应用。为此，研究人员通过表面接枝策略将疏水性抗生素氨苯砜（Dapsone, D）引入石墨烯氧化物（Graphene Oxide, GO）片层，合成GOgD功能填料，并以不同比例掺杂于CGe基体中制备复合纳米膜。研究发现，CGe–GOgD 20%膜力学性能最优（拉伸强度~85 MPa），而CGe–GOgD 30%膜在可见光下对EBT（pH 5.0）和MG（pH 8.0）的降解效率分别达90.8%和97.9%，且可循环使用三次仍保持较高活性。该膜在实际纺织废水处理中实现了82.7%的色度去除率，同时对重金属离子亦有显著去除效果。此外，材料对革兰氏阴性菌和阳性菌均表现出优异抗菌性能（抑菌圈21–34 mm）。此项工作通过绿色改性策略提升了生物高分子膜的综合性能，为废水同步去除化学与生物污染物提供了创新解决方案。
关键技术方法包括：以Hummers法制备GO，经探针超声辅助接枝氨苯砜合成GOgD；采用溶液浇铸法制备不同GOgD含量的CGe复合纳米膜；利用FT-IR、XRD、Raman光谱及SEM表征材料结构与形貌；通过万能试验机测试力学性能；采用接触角测量仪分析亲水性；在紫外与可见光照射下评估对EBT和MG的光催化降解动力学及pH影响；通过循环实验验证材料可再生性；采用琼脂扩散法检测对E. coli和S. aureus的抗菌活性；并将最优配方应用于埃及实际纺织废水样品测试水质净化效果。
结果与讨论
GOgD及纳米膜的表征：FT-IR、XRD及Raman光谱证实氨苯砜成功接枝于GO表面，层间距由7.41 ?增至9.80 ?，有利于聚合物链插层。XRD显示随GOgD含量增加，CGe结晶峰强度降低，表明填料分散性改善。
SEM分析：10%与20% GOgD膜断面均匀致密，30%时出现填料团聚，与力学性能变化一致。
力学性能：CGe–GOgD 20%拉伸强度最高（~85 MPa），30%因团聚略有下降但仍优于纯CGe膜。
水接触角：随GOgD含量增加，接触角由76.2°降至54.5°，亲水性增强归因于表面极性基团增多。
光催化性能：可见光下CGe–GOgD 30%对EBT和MG的降解效率最高，且MG因静电吸附更强而效率更高。pH优化显示EBT在pH 5.0、MG在pH 8.0时效率最佳。低浓度染料（1–5 mg/L）下降解率超90%，高浓度时因竞争吸附与光屏蔽效应下降。动力学符合准一级模型，速率常数分别为0.0111 min?1（EBT）和0.0129 min?1（MG）。自由基淬灭实验表明超氧阴离子（·O2?）为主要活性物种。
循环稳定性：三次循环后对EBT和MG的再生率分别为82.2%和79%。
实际应用：处理实际纺织废水后色度去除率达82.7%，总有机碳（TOC）去除率97.4%，多种重金属离子去除率45%–90.1%。
抗菌性能：GOgD的引入显著提升抗菌活性，30%含量时抑菌圈最大（34 mm），归因于氨苯砜的氨基与磺酰基破坏细菌细胞膜。
结论与意义
本研究成功构建了GOgD改性的CGe复合纳米膜，通过协同增强界面作用与光响应性能，解决了生物高分子膜机械强度不足与功能单一的问题。材料在可见光驱动下高效矿化染料，兼具抗菌与重金属去除能力，且可重复使用，在处理成分复杂的工业废水方面具有重要应用价值。该工作为设计多功能、可持续的水处理膜材料提供了新思路，符合绿色化学与循环经济理念。
