摘要
内分泌干扰化合物（如17-β-雌二醇）在水生生态系统中的存在对环境健康构成了重大威胁，因此需要开发高效的修复技术。本研究报道了由海藻酸钙和铜铁氧体（Alg@CuFe2O4）组成的混合磁球的合成及其在去除水溶液中17-β-雌二醇中的应用。为了优化吸附剂的性能，首先合成了磁性CuFe2O4纳米颗粒，并在600、800和1000°C下进行煅烧，随后进行封装。表征技术表明，将煅烧温度提高到1000°C可以提高相纯度，消除次生赤铁矿相，减少晶格微应变，并显著增强饱和磁化强度，从而便于磁回收。在1000°C下合成的复合材料表现出最高的结构稳定性，其特征是高交联密度（1.6 mol cm−3）和可控的膨胀性。吸附动力学数据最好用伪一级模型描述，表明该过程受聚合物基质中物理扩散速率的限制。等温模型表明存在协同物理吸附机制，最符合Dubinin–Radushkevich模型（E < 8 kJ mol−1），理论最大吸附容量为238.65 μg g−1。此外，该材料在酸性介质中表现出优异的化学稳定性，并在七次再生循环后仍保持高效。这些结果表明Alg@CuFe2O4复合材料是一种坚固、环保且可重复使用的吸附剂，适用于处理受激素污染的水体。© 2026 作者。Polymer International由John Wiley & Sons Ltd代表化学工业协会出版。
引言
在过去的几十年里，人口增长以及工业、城市和农业活动的加剧引发了一系列环境挑战，人们对环境污染的担忧日益增加。其中，药品和激素的不当处理尤为突出。由于通用药品易于获取，这些化合物经常被不当丢弃，最终进入水体，对环境和人类健康造成危害。像雌二醇这样的污染物能够模拟天然激素，有可能破坏内分泌系统，导致生物体的生殖问题和其他功能障碍，还会在水生生态系统中引起显著失衡。
雌二醇主要通过传统污水处理厂的排放物释放到环境中。由于传统处理方法往往无法完全去除这些化合物，因此迫切需要可持续的处理技术来从地表水中去除雌二醇，以满足水质要求。在这种情况下，开发有效且可持续的环境修复方法至关重要。已经采用了多种方法来处理新兴污染物，包括化学氧化、生物修复、多相萃取和光催化。然而，吸附已成为最有效和可持续的方法之一，特别是对于持久性有机化合物。
Tong等人的研究表明，腐殖酸在粘土矿物（蒙脱石、高岭石和赤铁矿）对17-β-雌二醇的吸附中起作用。粘土矿物和混合复合材料等吸附剂在去除染料和激素方面表现出高效。此外，吸附具有低成本、应用简便、材料可再生以及无有毒副产物的优点，使其比需要释放二次污染物的方法更具吸引力。磁性聚合物复合材料是结合了聚合物基质（如功能控制、轻质和机械强度）与磁性纳米颗粒（例如Fe3O4）的混合材料，从而形成高效的吸附剂，可以通过磁场轻松分离。这些系统对有机污染物（如染料和微塑料）和无机污染物（如重金属）都具有高吸附能力。这种效率得益于聚合物官能团、高表面积和磁性的协同作用，使得吸附剂能够快速回收和重复使用。
最近的研究表明，这些材料在吸附受污染水中的污染物方面具有显著能力。一个有前景的例子是使用由Κ-卡拉胶和氮掺杂碳点组成的磁性吸附剂，它们在去除潜在有毒金属（如Pb2+、Cu2+、Hg2+和Cd2+）方面表现出优异的性能，吸附容量超过90 mg g−1。此外，最近的研究强调了这些复合材料的重要性，因为它们可以通过磁性分离污染物、降低成本并减少二次残留物。尽管这些研究主要集中在重金属上，但这些复合材料的高表面积和功能多样性表明它们同样适用于捕获大型有机分子（如雌二醇）。在这一背景下，像CuFe2O4这样的铁氧体化合物因其固有的磁性而受到广泛关注。这种磁化是由于铁氧化物晶体结构中的排列方式造成的，使得吸附过程后可以通过磁分离回收材料，从而实现其重复使用。虽然之前的研究主要集中在通用磁性复合材料的合成上，但本工作通过将Rietveld结构精修与吸附性能相关联，进一步推动了这一领域的发展。我们研究了CuFe2O₄晶体晶格的松弛如何调节复杂环境基质中吸附剂的交联密度和化学稳定性。因此，本研究提出了合成和应用一种包含优化CuFe2O4结构的海藻酸复合材料，旨在形成用于去除亚马逊地区水样中人工引入的17-β-雌二醇的吸附球。该材料经过一系列物理和化学表征，以评估其结构和性能。
材料与方法
化学资源
来自褐藻的海藻酸钠（Alg），粘度适中（Mw范围为80,000–1,200,000 Da，M/G比为1.56）、柠檬酸、六水合氯化铜（CuCl2·6H2O）和四水合氯化铁(II)（FeCl2·4H2O）均从Sigma-Aldrich（美国）购买。17-β-雌二醇标准品来自Birzeit Pharmaceutical Company（巴勒斯坦），纯度为99%。氯化钙（CaCl2）和氢氧化钾（KOH）从Êxodo Científica（巴西）获得。分析纯度的盐酸（HCl）和硝酸（HNO3）来自Labchem Inc。所有化学品均为分析级，无需进一步纯化。商业Dr. Oetker明胶从当地零售商处购买。
CuFe2O4的合成
将2克无味商业明胶（Dr. Oetker©）、1克CuCl2·6H2O和1克FeCl2·4H2O（均来自Sigma Aldrich）加入200毫升蒸馏水和20毫升1 mol L−1的KOH溶液中，以促进水解。该混合物在大约50°C的温度下不断搅拌50分钟。然后将材料在大约100°C的烤箱中干燥24小时，以便在三种研究温度（600、800和1000°C）下进行煅烧。这种温度变化使我们能够根据其性能结果评估这些材料的性能。该方法基于Silva等人的工作进行了修改。
Alg和Alg@CuFe2O4的合成
通过将0.6克海藻酸加入20毫升蒸馏水中，制备了3%（质量）的海藻酸水溶液。将所得溶液在80°C下搅拌30分钟。当溶液呈现透明黄色时，加入0.2克CuFe2O4，并在50°C下继续搅拌1小时。Alg@CuFe2O4球体的制备方法如下：将海藻酸与CuFe2O4的溶液逐滴加入CaCl2溶液（0.6克溶于30毫升水中），并在温和搅拌（50 rpm）下进行反应。由于海藻酸链的离子凝胶化作用，球体瞬间形成，60分钟后从CaCl2溶液中分离出来，并用蒸馏水（100毫升）洗涤以去除多余的Ca2+离子。在不同温度下重复此过程，分别得到Alg@CuFe2O4–600°C、Alg@CuFe2O4–800°C和Alg@CuFe2O4–1000°C材料。为了获得纯海藻酸球体，除了不添加铜铁氧体外，采用相同的制备过程。视频S1展示了混合复合材料的物理外观和磁分离演示。为了确保统计再现性，所有批次的混合球体均独立重复三次制备。通过X射线衍射（XRD）监测批次间的相纯度和吸附容量变化，标准偏差小于5%，这证实了所采用的合成和煅烧协议的稳健性。
物理化学表征
使用Shimadzu IR-Affinity-1光谱仪（日本）记录傅里叶变换红外（FTIR）光谱。光谱在400–4000 cm−1范围内记录，每个样品64次扫描，分辨率为2 cm−1。该分析用于了解球体中的结构和官能团存在。使用Gemini 2-Zeiss（Merlin-Zeiss，Oberkochen，德国）扫描电子显微镜（SEM）图像，在10.0 kV和×100或×1000放大倍率下观察球体与水溶液接触前后的形态。样品事先喷镀了金。采用Brunauer–Emmett–Teller（BET）方法测定材料的比表面积和孔隙率。使用Quantachrome Autosorb-iQ3-MP/Kr BET表面分析仪（美国）进行N2吸附-脱附分析。分析前对材料进行脱气和干燥。XRD图案使用Siemens D500衍射仪（德国）记录，配备Cu-Kα光源（λ = 1.5418 Å），在2θ范围10°–80°（1° min−1）下操作，电压为40 kV，电流为1.75 mA。使用Rietveld方法（在GSAS软件包中）根据IUCr的建议精修XRD图案的结构参数和线宽。采用Takeno等人之前发表的方法，利用半高宽量化微观结构、平均晶粒尺寸和微应变。
球体的水吸收能力通过膨胀测试进行评估。将大约30毫克球体浸入来自Roraima地区Rio Branco河（2°47′47″ N, 60°40′16″ W）的水中（30毫升）。每30分钟测量一次质量，持续3小时。膨胀程度（DS）根据公式（1）计算：
(1)
其中mw是膨胀球体的质量，md是干燥样品的质量。球体的干燥质量通过在50°C的循环空气烤箱中干燥24小时获得。在Rio Branco水中测得制备球体的最大DS为1 mol L−1。通过Ahmaruzzaman等人描述的方法确定Alg@CuFe2O₄球体的结构完整性。在此过程中，将50毫克球体浸入26°C的蒸馏水中。平衡180分钟后，取出样品，轻轻拍干以去除多余的表面水分，然后重新称重。使用公式（1）计算每个样品在平衡状态下的DS。接下来，使用公式（2-5）–（2-5）–（4）–（5）计算交联密度（Ʋe）值：
(2)
(3)
(4)
(5)
上述公式中的变量定义如下：Bc表示交联之间的平均分子量，Vp表示膨胀状态下盘的体积分数。去离子水的聚合物-溶剂相互作用参数χ约为0.49。Vs表示溶剂的摩尔体积（H2O为18 cm3 mol−1），dB是盘的密度（通过比重计测量为1.6 g cm−3），S表示最大平衡膨胀程度，单位为gH2O g球体−1。为了获得球体的零电荷点（PZC）的pH值，按照以下方案进行实验：将0.01 mol L−1 NaCl溶液的pH值调整到2至10（2、4、6、8和10）。这一选择的技术依据是在整个实验过程中保持恒定的离子强度。向每个含有40毫升这些溶液的试管中加入固定质量的20毫克球体（Alg@CuFe2O4–600°C、Alg@CuFe2O4–800°C和Alg@CuFe2O4–1000°C）。平衡24小时后，记录最终pH值。PZC定义为ΔpH = 0时的值。实验重复三次。
污染物吸附测试
进行批次实验，比较Alg球体、Alg@CuFe2O4–600°C、Alg@CuFe2O4–800°C和Alg@CuFe2O4–1000°C在吸附来自Roraima地区Rio Branco（2°47′47″ N, 60°40′16″ W）的真实和人工污染样品中的污染物方面的能力。地表水样收集在琥珀色玻璃瓶中，并保持在4°C以最小化光化学和生物降解。在实验室中，水通过0.45微米的膜进行过滤，以去除悬浮固体，然后进行初步的物理化学表征。对于实际基质分析，过滤后的样品被添加了已知浓度的雌二醇。收集的水的物理化学表征详细信息见支持性资料（表S1）。使用HPLC级甲醇（Honeywell，美国）制备了含有1000微克/升的17-β-雌二醇的原始储备溶液。后续稀释使用超纯水（18.2兆欧姆·厘米，Milli-Q系统）以达到工作浓度。在所有样品中，最终的甲醇含量限制在0.1%（体积/体积）以下，以防止任何溶剂干扰吸附平衡。在实验中，将一定量的吸附剂（10-50毫克）放入含有不同浓度（1-5微克/升）的受污染的水溶液中。通过0.1摩尔/升的硝酸和氢氧化钾调整pH值。加入吸附剂后，用特氟龙薄膜紧密覆盖烧瓶，以最小化目标物质的损失。溶液在150转/分钟的转速下搅拌3小时。然后，用0.22微米的尼龙过滤器（LabFil）过滤溶液。为了比较不同温度下的Alg和Alg@CuFe2O4，通过计算去除效率（Q）和吸附容量（qt（毫克/克）值来评估这些材料对雌二醇的吸附性能，使用公式（6）和（7）：
（6）
（7）
其中Ce是反应烧瓶中剩余的17-β-雌二醇的浓度（微克/升），C0是接触球体前的初始浓度（微克/升），m是球体的质量（克），V是溶液的体积（升）。
17-β-雌二醇使用岛津Prominence LC-20系统与荧光检测器（310纳米）进行定量。分析物在Agilent Zorbax Eclipse Plus C18柱（4.6×150毫米，5微米）上分离，使用等度乙腈-水（50:50体积/体积）流动相，流速为1.0毫升/分钟。样品使用C18 SPE柱进行预浓缩，得到R2=0.999的线性度，LOD为0.6微克/升，LOQ为1.2微克/升。通过三次测量确认了实验重复性。动力学和等温线建模
吸附动力学
为了阐明17-β-雌二醇与Alg、Alg@CuFe2O4–600°C、Alg@CuFe2O4–800°C和Alg@CuFe2O4–1000°C球体的时间吸附行为和相互作用机制，吸附实验在10分钟间隔内进行监测。实验动力学数据使用伪一级和伪二级模型进行分析。这些模型在数学上表示为公式（8）和（9）：
（8）
（9）
在这些方程中，qe和qt分别表示平衡时和时间t时吸附的激素量（微克/克），而k1（分钟^-1）和k2（克·微克^-1·分钟^-1）代表各自的速率常数。为了严格确定哪个模型最准确地描述了吸附过程，使用非线性卡方（χ2）误差进行了统计验证。公式（10）用于测试实验数据与从动力学模型计算的数据之间的一致性。结合相关参数（R2）值，这些误差数据可以作为确定哪个动力学模型最好解释实验数据的标准。
（10）
其中qe(exp)代表实验数据，qe(cal)代表理论模型得到的数据。χ2的值越小，拟合度越好。吸附等温线
使用Freundlich（公式11）和Dubinin–Radushkevich（DR）（公式12）等温线模型评估平衡吸附数据，以研究表面性质和吸附能量：
（11）
（12）
在这些方程中，qe（微克/克）是水凝胶的理论最大吸附容量，KF（（微克·克）（微克·升）^1/n）是Freundlich等温常数，与相对吸附容量相关，n（无量纲）是Freundlich模型与吸附强度相关的指数，R是气体常数（8.314焦耳·开尔文^-1·摩尔^-1），T是温度。KDR（摩尔^2·千焦耳^-2）是DR等温常数，与吸附自由能成反比，qm（微克·克）是理论等温饱和容量，ε是Polanyi吸附势（ε=RT·log(1+1/Ce)）。从等温线计算出的参数总结在表S3中（等温线线性图见图7(A),(B)）。可再生性研究
为了评估复合材料的经济可行性和可重复使用性，进行了脱附研究。在初始吸附阶段之后，将负载有激素的材料回收并用去离子水-甲醇溶液（1:3体积/体积）在搅拌下洗涤，以促进激素的释放。随后将吸附剂在50°C的烤箱中干燥，选择这个温度是为了防止球体中功能团的热降解。脱附效率（DE）使用脱附量（qd）与初始吸附量（qa）的比率计算：
（13）
其中qd是脱附的污染物量，qa表示球体吸附的量。这个吸附-脱附过程重复了七个连续循环，以评估吸附剂的机械稳定性和性能耐久性。腐殖物质对17-β-雌二醇吸附的影响
通过控制掺杂从Rio Branco收集的地表水样，评估了Alg@CuFe2O₄复合材料对抗天然有机物（NOM）干扰的鲁棒性。考虑到原始基质的NOM浓度为4.2±0.8微克/升，使用富里酸作为溶解有机碳的标准，建立了两个递增的干扰水平。为了进行实验，准备了1000微克/升的富里酸储备溶液，从中取出290微克/升和790微克/升的量转移到50毫升的河水中。这个程序导致最终的溶解有机碳浓度分别约为10微克/升（中等干扰水平）和20微克/升（严重干扰水平）。在基质调整后，样品中加入5.0微克/升的17-β-雌二醇，并使用50毫克的优化Alg@CuFe2O₄–1000°C复合材料进行吸附过程。实验在150转/分钟的恒定搅拌下进行60分钟，温度控制在25°C，pH值固定为6.0。结果与讨论
首先，研究了CuFe2O4样品的结构演变和相纯度随不同热处理温度的变化。理解晶体晶格的变化对于将合成条件与复合球的稳定性和最终性质联系起来是基础。在这个背景下，XRD和微应变分析允许评估尖晶石结构的形成和系统的有序程度。图1(A)显示了在不同温度下煅烧的CuFe2O4样品的XRD图案，与参考晶体学标准（CIF）进行比较。强度最大的峰，特征性的尖晶石结构，位于2θ≈35.61°（平面311）。观察到随着煅烧温度的升高，衍射峰的强度逐渐增加，表明晶体域的增加。这种可能性在Jdidi等人的工作中也有体现。
图1（在图查看器中打开）合成的CuFe2O4纳米粒子的结构表征。（A）在600、800和1000°C下煅烧的样品的XRD图案，与标准晶体学数据（CIF）进行比较。在较高温度下峰的变窄和增强表明晶体尺寸和结晶度的增加。（B，C）从XRD数据得出的晶格应变/弹性性质的方向依赖性的二维和三维表示。从600°C（黑色）到1000°C（绿色）的表面体积减少，表明由于热处理，晶体结构放松和晶格微应变减小。相分析（图1(B),(C)显示，在600°C时，样品不是单相的，主要相为CuFe2O4，与次要相Fe2O3（赤铁矿，ICSD-24004）共存，其主要峰位于2θ≈33.25°。然而，在800和1000°C处理的样品的衍射图中，与赤铁矿相关的反射消失，表明在这些温度下形成了单一的铜铁氧体相，如Yazirin等人的研究中所报告的。
图1(B),(C)展示了沿晶体学方向晶格微应变的三维表示和横截面（二维）。表面显示了相应平面中的变形行为。对于600°C的样品，观察到的计算出的微应变值最高（在x、y和z方向上的值约为65%）。随着温度升高到800和1000°C，这些变形表面的体积显著减小（分别降至约46%和45%）。这种行为证实了高温热处理促进了晶体结构的放松，减少了晶格缺陷和材料的内部微应变。
这种行为证实了XRD数据，表明高温热处理促进了晶体结构的放松，减少了晶格缺陷和材料的内部微应变。
为了补充结构分析并研究热处理对颗粒形态的影响，获得了SEM显微图，如图2所示。图2(A),(B),(D),(E),(G),(H)展示了纯CuFe2O4纳米粒子的演变，而图2(C),(F),(I)展示了Alg@CuFe2O4复合材料的表面。在分析纯铁氧体样品时，观察到煅烧温度与颗粒大小之间有明显的相关性。Prabhakaran等人的研究中也报告了这一现象。在600°C处理的样品中（图2(A),(B)），颗粒较小，形态不规则，形成了颗粒边界不太明确的聚集体。这一视觉特征与XRD结果一致，XRD结果表明峰更宽，晶格微应变更大，反映了具有更高缺陷密度和更低长程有序的结构。随着温度升高到800°C（图2(D),(E)）和1000°C（图2(G),(H)，观察到团聚和颗粒生长的现象，这是烧结过程的特征。在1000°C时，晶体显示出明确的晶面和显著增大的尺寸。这种颗粒的物理生长直接验证了图1(A)中观察到的衍射峰的变窄。此外，较大且更完美的颗粒的形成减少了面积/体积比，并消除了颗粒边界缺陷，这解释了图1(B),(C)中观察到的微应变显著减少的原因。关于复合材料（图2(C),(F),(I)，表面形态也受到无机填料结晶度的影响。在1000°C合成的含有铁氧体的样品中（图2(I)），可以清楚地区分分散在聚合物基质中的CuFe2O₄晶体颗粒，保持了其结构完整性。这表明高温不仅纯化了晶体相（消除了赤铁矿），还产生了形态更稳定的颗粒，有利于复合材料的形成。图2（在图查看器中打开）合成的材料的SEM显微图。纯CuFe2O4纳米颗粒在600°C（A, B）；800°C（D, E）；1000°C（G, H）下煅烧。图像展示了颗粒形态的演变，由于在更高煅烧温度下的烧结效应，颗粒大小增加和聚集。图2(C), (F), (I)展示了合成的Alg@CuFe2O4混合材料的表面形态。当分析纯铁氧体样品时，观察到煅烧温度与颗粒大小之间有明显的相关性。Prabhakaran等人的研究中也报告了这一现象。在600°C处理的样品中（图2(A),(B)，颗粒较小，形态不规则，形成了颗粒边界不太明确的聚集体。这种视觉特征与XRD结果一致，XRD结果表明峰更宽，晶格微应变更大，反映了具有更高缺陷密度和更低长程有序的结构。随着温度升高到800°C（图2(D),(E)和1000°C（图2(G),(H)，观察到团聚和颗粒生长的现象，这是烧结过程的特征。在1000°C时，晶体显示出明确的晶面和显著增大的尺寸。这种颗粒的物理生长直接验证了图1(A)中观察到的衍射峰的变窄。此外，较大且更完美的颗粒的形成减少了面积/体积比，并消除了颗粒边界缺陷，这解释了图1(B),(C)中观察到的微应变显著减少的原因。关于复合材料（图2(C),(F),(I)，表面形态也受到无机填料结晶度的影响。在1000°C合成的含有铁氧体的样品中（图2(I)），可以清楚地区分分散在聚合物基质中的CuFe2O₄晶体颗粒，保持了其结构完整性。这表明高温不仅纯化了晶体相（消除了赤铁矿），还产生了形态更稳定的颗粒，有利于复合材料的形成。图2（在图查看器中打开）合成的材料的SEM显微图。图2(A), (B)在600°C；(D, E)在800°C；(G, H)在1000°C下煅烧的纯CuFe2O4纳米颗粒。图像展示了颗粒形态的演变，由于在更高煅烧温度下的烧结效应，颗粒大小增加和聚集。图2(C), (F), (I)展示了合成的Alg@CuFe2O4混合材料的表面形态。这些形态和结构特征直接有利于吸附新兴污染物，如17-β-雌二醇。首先，在较高温度（1000°C）观察到的高结晶度和晶体缺陷（微应变）的消除意味着表面化学稳定。这种稳定性对于防止吸附过程中金属离子的浸出至关重要，确保激素的去除不会引入二次污染。
其次，明确的晶体晶面的发展提供了特定的活性位点，可以促进与雌二醇分子的相互作用，可能是通过激素的芳香环与铁氧体表面的氧-金属键之间的π–π堆叠相互作用。最后，颗粒的生长和高的相纯度与改善的磁性能密切相关。具有较大、无缺陷的磁畴的材料对外部磁场响应更有效，这对于快速和完全地分离吸附剂处理后的雌二醇污染水具有关键的操作优势。
图3(A)展示了用FTIR光谱对在600、800和1000°C下煅烧的带磁荷的Alg@CuFe2O4复合材料进行化学表征的结果。FTIR光谱的分析不仅能够确认合成后钙藻酸盐聚合物基质的完整性，还能够研究有机聚合物与铁氧体无机表面之间的分子相互作用。图3（在图查看器中打开）物理化学和磁性表征。（A）FTIR光谱显示了材料的特征吸收带。（B）磁滞回线表明了复合材料的铁磁/亚铁磁行为。（C）含有在600、800和1000°C下煅烧的磁性填料的Alg@CuFe2O4复合球的XRD图案。所有样品的光谱特征主要表现为封装聚合物所特有的振动带。在高能区域，观察到一个宽而强烈的带，其波长在3412至3432厘米^-1之间，这归因于羟基（-OH）的振动伸缩。该带的明显宽度表明形成了广泛的氢键网络，包括分子内和分子间的氢键，这对水凝胶的稳定至关重要。此外，位于1602至1614厘米^-1之间的强带对应于羧酸根离子（-COO-）的不对称伸缩。这一带的存在和位置是海藻酸盐交联的标志，证实了古拉酸和甘露糖酸基团与钙离子（Ca2+）之间的有效配位，从而确保了这些生物聚合物典型的“蛋盒”结构的形成。
在分析煅烧温度对聚合物基质中磁荷影响时，注意到波数有微妙但显著的变化。对应于羟基的峰向低能量区域移动，从600°C下煅烧的样品的3432厘米^-1移动到1000°C下煅烧的样品的3412厘米^-1。这一现象表明聚合物链的化学环境发生了重组，可能是由于1000°C下处理的纳米颗粒具有更结晶和多面的表面，这有利于与海藻酸盐的功能基团进行更有序的相互作用。在指纹区域也观察到了类似的行为，特别是在吡喃糖环的C-H变形带（812–832厘米^-1）上，这些带也表现出逐渐的位移，这证实了分散的无机相与连续的有机相之间存在活跃的物理化学相互作用。最后，尽管金属-氧键（Fe-O和Cu-O）的特征带主要出现在810厘米^-1以下——这是光谱窗口的极限区域——但缺乏强烈的氧化物带以及海藻酸盐功能基团的主导地位证实了封装过程的成功，同时也表明Alg@CuFe2O4–1000°C材料确实具有更高的结晶度，因为在其光谱中可以观察到接近621厘米^-1的带，表明存在金属-氧键。因此可以得出结论，这种混合复合材料保持了海藻酸盐基团的化学活性，保留了对于吸附污染物至关重要的活性位点（羟基和羧酸基团），同时在其结构中容纳了磁荷。使用滞后曲线评估了Alg@CuFe2O4混合复合材料对外部磁场的磁响应，如图3(B)所示。该图显示了磁化强度（B）作为施加磁场（H）的函数，对于在600°C、800°C和1000°C下煅烧的铁氧体样品。曲线轮廓的分析表明，所有样品都表现出“软”磁性材料的特征行为。这通过狭窄的滞后环得到证明，这些环表明低矫顽力（Hc）和低剩磁（Mr）。这种行为表明，这些材料在外部磁场的作用下容易磁化，但一旦磁场移除，它们会迅速失去大部分磁化强度。对于磁性吸附剂来说，这一特性是非常理想的，因为它可以防止在没有磁场的情况下悬浮颗粒发生不可逆的聚集，从而便于材料的重新分散和再利用。
在比较三个样品时，观察到无机填料的煅烧温度与饱和磁化强度（Ms）之间存在直接且正相关的关系，饱和磁化强度对应于曲线达到的最大平台值：含有600°C下煅烧的铁氧体的样品的Ms值最高，其次是800°C下煅烧的样品（红色曲线），最后是600°C下煅烧的样品（黑色曲线）。这种磁响应的显著增加直接证实了之前讨论的XRD和SEM结果。随着温度的升高，晶粒生长和更大磁畴的形成。在更大、更结晶的颗粒中（如1000°C下煅烧的颗粒），表面无序自旋与核心有序自旋的比例较低，减少了表面自旋倾斜（spin tilt）对总磁化强度的负面影响。600°C下样品观察到的低磁化强度也可以归因于次级赤铁矿相（Fe2O3）的存在，这在X射线衍射图（图1(A)）中得到了确认。赤铁矿在室温下具有反铁磁（或弱铁磁）行为，对复合材料的净磁化强度贡献很小。随着合成温度的升高和纯铁磁体尖晶石相（CuFe2O4）的巩固（800°C和1000°C），材料的磁响应达到最大。从环境应用的角度来看，1000°C下合成的复合材料最有前景。其高饱和磁化强度意味着它对外部磁场的响应更快、更有效。这对于处理受污染的水后的固液分离步骤至关重要，因为它允许在更短的时间内完全去除负载污染物的吸附剂，并使用更简单、更经济的磁分离设备。
在比较这三个样品时，观察到无机填料的煅烧温度与饱和磁化强度（Ms）之间存在直接且正相关的关系，饱和磁化强度对应于曲线达到的最大平台值：含有1000°C下煅烧的铁氧体的样品（绿色曲线）显示出最高的Ms值，其次是800°C下煅烧的样品（红色），最后是600°C下煅烧的样品（黑色）。这种磁响应的显著增加直接证实了之前讨论的XRD和SEM结果。随着温度的升高，晶粒生长和更大磁畴的形成。在更大、更结晶的颗粒中（如1000°C下煅烧的颗粒），表面无序自旋与核心有序自旋的比例较低，减少了表面自旋倾斜对总磁化强度的负面影响。600°C下样品观察到的低磁化强度也可以归因于次级赤铁矿相（Fe2O3）的存在，这在X射线衍射图（图1(A)）中得到了确认。赤铁矿在室温下具有反铁磁（或弱铁磁）行为，对复合材料的净磁化强度贡献很小。随着合成温度的升高和纯铁磁体尖晶石相（CuFe2O4）的巩固（800°C和1000°C），材料的磁响应达到最大。从环境应用的角度来看，1000°C下合成的复合材料最有前景。其高饱和磁化强度意味着它对外部磁场的响应更快、更有效。这对于处理受污染的水后的固液分离步骤至关重要，因为它允许在更短的时间内完全去除负载污染物的吸附剂，并使用更简单、更经济的磁分离设备。
在使用XRD图（图3(C)）评估了无机填料在聚合物基质中的封装过程后的结构完整性。该图显示了含有600°C、800°C和1000°C下煅烧的铁氧体的Alg@CuFe2O4复合材料的衍射图案。衍射图案的分析确认，在复合材料形成过程中铜铁氧体的结晶结构得到了保持。在（220）、（311）、（222）和（400）平面识别出的主要峰与尖晶石的立方结构（空间群Fd3m）完全吻合，证明海藻酸盐反应介质和与钙的交联过程没有导致磁相的分解或改变。
在这项分析中，一个关键点是海藻酸盐基质对衍射图的影响。与无机相不同，海藻酸盐主要是一种无定形聚合物。因此，它的存在不会产生新的明确结晶峰，而是导致背景噪声的轻微增加。然而，观察到一些强度较低的额外峰，这些峰用星号（*）标记，尤其是在1000°C样品的图案中尤为明显。由于无定形聚合物不会产生尖锐的峰，这些信号被归因于用于交联的钙离子（Ca2+）与反应介质相互作用产生的次级结晶相（例如，形成微量的碳酸钙）以及聚集在聚合物-氧化物界面的小无机杂质。简而言之，XRD证实了复合材料实际上是由分散在聚合物基质中的结晶CuFe2O4颗粒组成的，保持了填料的高结晶度特性，这对于确保吸附剂所需的磁性能至关重要。
使用表1中呈现的物理化学参数评估了Alg@CuFe2O4复合材料的结构稳定性和表面反应性，这些参数直接反映了无机填料热处理所引起的形态和晶体学变化。交联密度、膨胀程度和PZC的联合分析表明，铁氧体的煅烧温度是决定聚合物基质最终结构的关键因素。表1显示了在不同温度下煅烧的磁性纳米颗粒合成的Alg@CuFe2O4复合球的物理化学参数（PZC、膨胀程度和交联密度）。
膨胀程度与交联密度之间存在强烈的负相关。含有1000°C下煅烧的铁氧体的样品显示出最高的交联密度（1.6×10^3 mol cm^-3），因此膨胀程度最低（800±15%）。这种优异的机械性能证实了之前讨论的SEM和XRD分析：1000°C下获得的颗粒更大、更结晶且不含次级相，作为海藻酸盐链中更有效的“物理节点”。这种牢固的相互作用限制了聚合物链的移动性，并限制了在水介质中的过度网络扩展，使得吸附剂的尺寸完整性优于600°C的样品，后者由于结晶度较低和表面不规则，导致聚合物网络较为松散（膨胀程度为1200±9%）。宏观参数与微观结构之间的相关性表明，1000°C复合材料的较高交联密度（1.6×10^3 mol cm^-3）促进了更均匀的空间孔隙分布。而600°C样品的过度膨胀（1200%）可能导致扩散通道的扭曲或塌陷，而1000°C样品的稳定交联网络即使在水合条件下也能保持孔隙连通性。这促进了颗粒内的质量传输，解释了在吸附实验中观察到的动力学优势。同时，PZC从600°C样品的3.5增加到1000°C样品的4.2，表明表面化学性质发生了变化。尽管主要的酸性行为是由海藻酸盐的羧基决定的，但1000°C样品中PZC的升高表明铜铁氧体的高结晶度和相纯度影响了界面处的静电平衡，使得表面略微不那么酸性，化学稳定性更高。将这些参数与17-β-雌二醇的去除相关联，Alg@CuFe204–1000°C样品表现出最有希望的轮廓，这得到了三个主要因素的支持：(i) 较低的膨胀程度（800%）有利于大有机分子如雌二醇的吸附。过度膨胀（如600°C样品所示）可能会“打开”聚合物网络，阻碍污染物的物理保留并促进其过早脱附。1000°C样品的较高交联密度创造了更刚性和定义更明确的孔结构，非常适合捕获和与激素分子进行稳定相互作用。(ii) 化学亲和力和PZC：雌二醇是一种具有轻微极性的疏水分子。在中性pH值（废水典型值）下，污染物和表面（pH > PZC = 4.2）倾向于非纯电静力相互作用。1000°C样品更稳定的表面和略高的PZC可以最小化不必要的静电排斥，有利于通过疏水相互作用和氢键与海藻酸盐基质的吸附机制。(iii) 扩散阻力：高交联密度虽然减少了膨胀，但并未阻止扩散。相反，它防止了多孔结构的塌陷，确保了活性位点在整个处理过程中始终可访问。Alg@CuFe204复合材料在去除17-β-雌二醇方面的吸附性能根据接触时间和初始浓度进行了评估，如图4所示。动力学曲线（图4(A)–(C)）的分析表明，该过程的特点是初始阶段迅速，所有样品在大约30到40分钟内达到动态平衡。这种有利的动力学归因于海藻酸盐基质表面（FTIR分析中识别的羟基和羧基）和铁氧体表面的活性位点的即时可用性，促进了与污染物的相互作用。
接触时间和初始浓度对17-β-雌二醇在Alg@CuFe204球体上的吸附能力的影响。实验在初始浓度为1.0、2.5和5.0 μg L^-1的条件下进行，材料在25°C下。随着初始雌二醇浓度从1.0增加到5.0 μg L^-1，观察到吸附能力（qe）的一致增加。这种行为是扩散控制过程的典型特征，其中浓度梯度的增加作为驱动力，克服了吸附剂的水相和固相之间的质量传递阻力。最相关的结果来自三种材料之间的比较。含有1000°C下煅烧的铁氧体的复合材料（图4(C)）表现出更好的性能，在5 μg L^-1的污染物存在下实现了最大的吸附能力（125 ± 1.4 μg L^-1），显著高于800°C（100 ± 2.3 μg L^-1）和600°C（92 ± 2.3 μg L^-1）下的样品。1000°C样品的这种优越性能并非偶然，而是之前讨论的物理化学性质的直接结果。600°C样品表现出最高的膨胀程度（1200%）和最低的交联密度。尽管高膨胀可能意味着更大的可访问性，但它往往会导致“塌陷”或过于松散的孔结构，从而损害吸附位的机械完整性。相比之下，1000°C处理的样品具有最高的交联密度，形成了更加坚固和稳定的三维结构，这种结构保持了孔隙的开放性，使得大分子的雌二醇能够顺利扩散，同时在整个过程中不会发生降解或孔隙堵塞。XRD和SEM的结果表明，1000°C处理的铁氧体是单相的、高度结晶的，并且晶粒清晰可见。由于没有杂质相（如600°C样品中的赤铁矿）以及其多面的晶体表面，可能促进了特定的相互作用，例如雌二醇的芳香环与氧化物表面之间的π–π堆叠，以及与聚合物之间的氢键形成。动力学实验结果证实，1000°C的热处理不仅优化了磁分离性能（如VSM分析所示的更高饱和磁化强度），还提高了吸附能力。纯结晶结构、强交联的聚合物网络以及可控的膨胀性使得Alg@CuFe2O4–1000°C复合材料成为处理内分泌干扰物的最有效和最有前景的材料。在确认了1000°C合成材料的动力学和吸附优势后，通过优化操作参数（吸附剂质量和pH值）以及重复使用研究，进一步验证了该材料的实际可行性，如图5所示。评估吸附剂的寿命对其经济应用至关重要。图5(A)展示了三种样品在连续七次再生循环中的吸附保持能力。
图5(A)展示了在不同温度下煅烧的样品在七次再生循环中的吸附能力保持情况。实验在5.0 μg L−1的浓度下进行，每次使用50毫克的材料，温度为25°C。图5(B)展示了1000°C复合材料在不同吸附剂质量（10毫克、25毫克和50毫克）下的吸附动力学曲线。实验同样在5.0 μg L−1的浓度下进行，温度为25°C。图5(C)显示了溶液pH值（4、6和8）对1000°C复合材料吸附能力的影响。实验条件相同。再次证明，Alg@CuFe2O4–1000°C复合材料（绿色条形图）表现出更优的性能。虽然600°C和800°C处理的样品的去除能力下降明显，但1000°C处理的材料在最初的几个循环中仍保持了约94%的吸附能力，并在第七个循环后仍保持84%的吸附能力。这一结果直接验证了之前讨论的结构稳定性（见表1和XRD结果）。1000°C复合材料的高交联密度和较低的膨胀率防止了球体在搅拌和化学清洗过程中的物理降解。此外，高饱和磁化强度（如VSM分析所示）确保了几乎所有材料都能在每个循环中被磁分离出来，从而减少了质量损失，而在磁性较低的材料（如600°C处理的样品）中，这种损失会导致效率下降。图5(B)还显示了吸附剂质量对17-β-雌二醇去除效果的影响，随着吸附剂质量的增加，吸附能力增强，达到平衡的速度也加快。当吸附剂质量从10毫克增加到50毫克时，表面积的增加和活性位点的增多有利于激素分子与吸附剂之间的碰撞。这表明，在测试条件下，吸附剂表面并未立即达到饱和状态，增加剂量是处理较大体积或较高浓度物质的有效策略。
图5(C)展示了吸附剂对pH值变化（4、6和8）的响应，揭示了吸附机制。最佳性能出现在pH值为6时（红色曲线），超过了最酸性（pH=4）和最碱性（pH=8）的条件。这种行为可以通过PZC（1000°C样品的PZC为4.2）与化学形态之间的关系来解释。在pH=6时，介质的pH值高于PZC，因此复合材料表面带有整体负电荷（脱质子的COO−羧酸基团）。尽管17-β-雌二醇主要是中性分子（pKa=10.4），但pH=6的条件有利于藻酸盐基团的“开放”构象（由于羧酸基团之间的静电排斥作用），从而促进了颗粒内的扩散而不会导致水凝胶溶解。在这种pH值下，非静电相互作用（如氢键和疏水相互作用）占主导地位。在pH=4时（接近PZC），羧酸基团的质子化降低了材料的亲水性，可能导致聚合物结构“闭合”，阻碍了激素分子进入内部位点。图5(B)还显示了初始浓度固定时，吸附剂质量对17-β-雌二醇去除效果的影响。可以看出，随着吸附剂质量的增加，吸附能力和达到平衡的速度都有所提高。50毫克的吸附剂（蓝色曲线）具有更大的表面积和更多的活性位点，有利于激素分子与吸附剂之间的碰撞。这表明，在测试条件下，吸附剂表面并未立即达到饱和状态，增加剂量是处理较大体积或较高浓度物质的有效策略。
图6展示了在不同煅烧温度（600、800和1000°C）下合成的Alg@CuFe2O4复合材料对17-β-雌二醇的吸附动力学。实验数据分别用（A）伪一级和（B）伪二级非线性动力学模型进行拟合。虚线代表每个模型预测的理论值。实验在5.0 μg L−1的浓度下进行，每次使用50毫克的材料，pH值为6，温度为25°C。伪二级模型虽然R2值合理，但未能准确预测材料的饱和吸附能力，导致χ2值较高（6.964），说明该模型无法准确描述系统的整体行为。伪一级动力学模型的统计拟合度最高，适用于所有样品和浓度，其相关系数（R2=0.997）和误差（χ2=0.002）都非常低，预测的平衡吸附能力（qe(calc)=125.99 μg g−1）与实验值（125.45 μg g−1）非常接近。
图6展示了在不同煅烧温度下合成的Alg@CuFe2O4复合材料对17-β-雌二醇的吸附动力学。实验数据分别用伪一级和伪二级非线性动力学模型进行拟合。实验条件优化为5.0 μg L−1的浓度，每次使用50毫克的材料，pH值为6，温度为25°C。伪一级模型能够较好地描述吸附过程，而伪二级模型则未能准确预测材料的饱和吸附能力。伪一级动力学模型的优势直接反映了物理过程对吸附速率的控制作用，因为在该模型中，扩散过程是限制步骤。由于铁氧体嵌入藻酸盐基质中，改变了吸附速率的控制机制。在这个混合系统中，雌二醇分子必须穿透藻酸盐水凝胶的三维网络才能接触到被封装的磁性活性位点。因此，聚合物层的扩散阻力成为决定吸附速率的关键因素。随着原料热处理温度的升高，吸附速率逐渐增加：600°C时k1=0.060 min−1；800°C时k1=0.067 min−1；1000°C时k1=0.072 min−1。1000°C处理的铁氧体复合材料表现出最快的吸附动力学。这一结果进一步证实了之前的物理化学性质。高交联密度和较低的膨胀率防止了水凝胶孔隙的塌陷，保持了更完整的扩散通道，从而提高了污染物的传输效率。这些数据证实了Alg@CuFe204–1000°C复合材料是最有效的材料，它结合了最高的熱動力學容量和最有利的動力學性能。伪一级模型对吸附过程的优先拟合突显了聚合物结构对吸附剂传输的关键影响，表明高结晶度的填料对优化扩散和吸附剂整体性能至关重要。通过将实验数据拟合到DR和Freundlich等温线模型，可以理解平衡状态下吸附剂在固相和液相中的分布以及过程中的能量消耗。计算出的参数和拟合曲线分别列在表S3和图7中。
图7展示了在不同煅烧温度（600、800和1000°C）下合成的Alg@CuFe2O4复合材料对17-β-雌二醇的吸附等温线。实验数据分别用DR和Freundlich非线性等温线模型进行拟合。DR模型在描述系统行为方面特别有效，其相关系数（R2）始终高于Freundlich模型（0.969–0.991）。该模型的适用性表明，吸附机制是通过具有高能量分布的孔隙进行的，这与藻酸盐基体的多孔结构一致。该模型中最有意义的参数是吸附的平均自由能（E），它有助于区分物理吸附和化学吸附机制。对于所有样品（Alg@CuFe2O4–600、–800和–1000°C），E值介于0.89到1.32 J mol−1之间。根据文献，E值< 8 kJ mol−1（或非常低的数值）明确表明吸附过程是物理吸附。这一结果与之前的动力学数据（表S2）相吻合，其中伪一级模型的最佳拟合已经指向了物理扩散控制。因此，可以得出结论：17-β-雌二醇主要通过弱范德华力和疏水相互作用与复合材料相互作用，没有形成强共价化学键，这有利于材料的重复使用。此外，理论最大吸附容量参数（qmDR）也证实了1000°C处理样品的优越性，其值达到最高（238.65 μg g−1），验证了无机填料的结构优化最大化了可访问孔隙体积或表面亲和力的假设。尽管Freundlich模型的R2值略低（0.895–0.951），但它提供了关于表面拓扑和吸附剂-吸附质相互作用模式的重要见解。1/n参数表示吸附强度和异质性程度，所有样品的该参数值均大于1（1.683–2.398），表明吸附是协同进行的。与单层吸附（Langmuir模型）不同，在这个系统中，雌二醇分子的初始吸附促进了后续分子的吸附。图7中的曲线显示了这种协同行为，曲线呈向上凹形（指数形状），这是典型的等温线特征，表明吸附分子之间的侧向相互作用变得显著。这种协同行为在复杂的混合复合材料中是预期的。由无机颗粒（铁氧体）分散在聚合物网络（藻酸盐）中的异质表面创造了多种能量环境。值得注意的是，1/n值随着煅烧温度的升高而降低（从600°C的2.398降至1000°C的1.683），表明尽管表面仍然具有异质性，但变得更加有序和均匀。这直接证实了SEM图像和XRD数据的结果，即1000°C煅烧产生了清晰且多面的晶体，减少了低温样品中的无定形结构和杂质相。DR模型证实了这种相互作用的物理性和可逆性（非常适合重复使用），而Freundlich模型则阐明了在复合材料的多孔结构中，激素分子之间的相互作用增强了吸附效果，这一现象得益于1000°C时更高的结构组织性。为了进一步理解动力学机制并验证内部扩散对Alg@CuFe2O4–1000°C材料药物保留能力的影响，应用了颗粒内扩散模型（图S4）。qt与t0.5的关系图显示出一个由不同阶段组成的多线性曲线。这种分段表明，尽管孔隙扩散对过程有所贡献，但它并不是吸附的唯一限速因素。如图S1所示，最初的快速上升阶段归因于材料外表面的位点饱和（初始吸附）。随着界面处吸附物浓度的降低，分子逐渐迁移到多孔结构的内部，此时颗粒内扩散开始控制转移速率，直到达到平衡。最后，驱动力的减小和活性位点的占据导致饱和阶段，速度下降，整体行为接近伪一级模型。Alg@CuFe2O4复合材料在水处理中的可行性取决于其化学惰性，确保吸附过程不会因释放有毒金属离子而造成二次污染。在水中、有机溶剂和酸性介质中对铜（Cu2+）浸出抗性的评估（图S2）表明，磁性载体的合成温度对最终材料的耐久性起着关键作用。在标准操作条件（pH 6.7的去离子水）和再生条件（pH 7.5的甲醇）下，所有复合材料都表现出优异的稳定性，保持接近100%的铜保留率。这一结果证明了该吸附剂在中性pH下的安全性，并验证了重复使用方案的可行性，确认有机溶剂不会降解复合材料结构。然而，在苛刻的酸性条件下（pH 2.5的HNO3），1000°C烧制的材料的优越性变得明显。600°C样品的质量损失约为7%（表明无机相部分溶解），而1000°C的复合材料保持化学完整，浸出量可以忽略不计。这种稳健性归因于铁氧体的高结晶度（热力学上更耐酸腐蚀）与海藻酸盐基质的高交联密度之间的协同效应，后者作为有效的物理屏障抵抗酸的攻击。因此，在酸性介质（HNO3）中展示的稳定性表明，1000°C的复合材料非常适合应用于季节性pH波动的流域。虽然在较低温度下合成的材料可能由于铁氧体相的部分溶解而带来生态毒性风险，但1000°C下获得的晶体学稳健性确保了在整个修复过程中严格维持饮用水标准和水生生物的保护。为了验证Alg@CuFe2O4–1000°C复合材料在高度复杂真实环境基质中的适用性，评估了NOM对其吸附能力的影响。如图S3所示，即使NOM浓度从4.2 mg L−1（基础水平）显著增加到20.7 mg L−1（严重污染），该材料在17-β-雌二醇去除方面仍表现出色。定量上，平衡吸附能力（qe）从天然河水中（NOM 4.2 mg L−1）的121 μg g−1下降到严重污染下的105.5 μg g−1。这代表了大约87%的容量保留率，即使有机负荷增加了近五倍。这种高韧性归因于1000°C球体的优化结构。高交联密度和受控的膨胀程度（800%）创建了一个有效促进尺寸排阻效应的聚合物网络。大型NOM大分子被阻止阻塞内部活性位点，而较小的17-β-雌二醇分子可以自由通过基质扩散。此外，特定的相互作用，如分析物与高结晶度铁氧体之间的π–π堆叠，提供了优越的选择性，减轻了pH 6.0时NOM的竞争干扰。总之，数据证实Alg@CuFe2O4–1000°C复合材料不仅提供了最佳的吸附性能，还确保了无需对环境造成毒理学风险的操作所需的化学稳定性。Alg@CuFe2O4–1000°C的发展展示了有希望的结果，证明其是一种高性能的磁性吸附剂，能够结合快速动力学、高去除能力（125 μg g−1）和优异的操作稳定性。然而，为了使这种材料从实验室规模过渡到废水处理的有效工业应用，必须考虑一些战略视角和技术改进。尽管批量研究对于阐明协同物理吸附机制至关重要，但在废水处理厂的实际情况主要是连续模式。一个紧迫的视角是在固定床柱中评估该材料。鉴于伪一级模型表明海藻酸盐基质中的扩散是限速步骤，柱测试将允许评估关键的水动力参数，如破裂曲线和球体在恒定流压下的机械阻力，验证1000°C下实现的高交联密度是否足以防止床层压实或分解。为了评估优化后的Alg@CuFe2O4–1000°C球体的实际效率，与最近文献中报道的其他吸附剂进行了17-β-雌二醇去除的比较分析（表2）。
表2. Alg@CuFe2O4复合材料与文献中报道的各种吸附剂在17-β-雌二醇去除方面的最大吸附能力比较
如表2所示，Alg@CuFe2O4复合材料达到了238.65 μg g−1的最大理论容量。虽然基于碳的材料如纳米管和某些绿色合成的纳米颗粒表现出更高的名义容量，但我们的材料在动力学和结构稳定性方面具有显著的优势。海藻酸盐球体的动态平衡仅在40分钟内就达到了，这比基于聚吡咯的聚合物（90分钟）或核桃壳生物炭（120分钟）所需的平衡时间快得多。此外，使用高烧制温度（1000°C）作为磁性填料的策略与这项研究中经常讨论的低温合成相比是一个决定性因素。1000°C下的结构精细化导致更高的交联密度和受控的膨胀（800%）。这种稳健性防止了600°C样品中出现的孔隙塌陷或过度膨胀（1200%），确保活性位点对大体积类固醇结构保持可访问。快速的接触时间、竞争性的吸附能力和高磁饱和度使得Alg@CuFe200–1000°C复合材料成为复杂亚马逊河流基质中实际环境修复的优越候选者。Alg@CuFe200–1000°C复合材料不仅是一种成功的学术材料，而且是一个强大的环境工程原型。其优越的磁性能、结构稳定性和再生能力使其成为修复内分泌干扰物的竞争性解决方案，具有明确的扩大规模和技术改进潜力。
结论
本研究成功合成了超顺磁性的Alg@CuFe2O4混合球体，并证明了其在去除水介质中的内分泌干扰物17-β-雌二醇方面的有效性。对无机填料的热处理研究被证明是优化复合材料最终性能的决定性因素。结构和形态分析证实，将铜铁氧体在1000°C下烧制得到了具有优越结晶度、明确晶粒形态和高相纯度的材料，不含二次氧化铁。这种结构精细化直接转化为增强的磁性能，这对于使用后吸附剂的实际分离至关重要。此外，将高结晶度纳米颗粒掺入海藻酸盐基质中增加了交联密度并减少了膨胀程度，赋予水凝胶球体更大的机械完整性。最后，该材料表现出显著的运行稳健性。在七次重复使用后，它保持了大约84%的吸附能力，并且在苛刻的酸性条件下也显示出可忽略不计的铜浸出，证实了其环境安全性。因此，本文开发的Alg@CuFe2O4复合材料作为一种有前景的、可持续的、技术上可行的解决方案，适用于受新兴有机污染物污染的水体修复。
作者贡献
Dante S Silva：概念化、形式分析、可视化、撰写——原创。
Adriano RS Silva：形式分析、可视化。
Yasmin S Medeiros：形式分析、可视化、撰写——原创。
José R Santos Neto：形式分析、可视化、撰写——原创。
Jamily L dos Santos：形式分析、可视化。
Ananias L dos Santos：形式分析、可视化。
Roberta LS Bernardino：形式分析、可视化、撰写——审阅与编辑。
Giulian César S Sá：撰写——审阅与编辑。
Sidnei C dos Santos：撰写——审阅与编辑。
Leandro A Pocrifka：撰写——审阅与编辑。
Emilly C Silva：概念化、可视化、撰写——原始草稿、撰写——审阅与编辑。
致谢
本研究部分由巴西国家科学技术发展委员会（CNPq）和科学技术创新部（MCTI）资助——资助编号420259/2025-2（CNPq/MCTI呼叫编号44/2024 – A轨道 – 新兴团队，UNIVERSAL 2024）。本研究感谢亚马逊州立大学多用途生物医学现象分析中心（CMABio）在显微镜分析方面提供的支持。作者感谢亚马逊联邦大学的电化学和能源实验室为开发材料的物理表征提供必要的设施。本文的发表费用由巴西高等教育人员培训协调委员会（CAPES）资助（ROR标识符：00x0ma614）。
利益冲突
作者声明没有利益冲突。
生成式AI使用声明
在准备这项工作时，作者使用了Google Gemin Pro来改进英语写作和语法。使用该工具/服务后，作者根据需要审查和编辑了内容，并对发表文章的内容负全责。
数据可用性声明
作者确认本研究生成或分析的数据在文章中可用。
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