天然水体中新兴污染物（ECs）的不断检出引起了全球关注，因为这些污染物具有持久性、生物累积潜力以及不良的生态影响。特别是药物污染物（PCs），它们是来自制药行业的生物活性化合物，用于预防、治疗或治愈疾病。由于这些化合物的广泛使用以及在传统污水处理厂中未能完全去除，它们经常出现在地表水、废水排放物甚至饮用水中（Abbas & Trari, 2024; Albarano et al., 2025; Samal et al., 2022）。即使是在微量水平下，这些微污染物也可能导致抗生素抗性、内分泌紊乱和长期毒性（Ma et al., 2025），因此迫切需要先进的水净化技术。
已经探索了多种药物去除方法，包括高级氧化过程（AOPs）（Zhang et al., 2024）、膜过滤（Anusi et al., 2025）和光催化（Ahmadi et al., 2025）。虽然这些技术有效，但它们通常涉及较高的运营成本、能源需求、复杂的维护要求，或者会产生次级污染物（氧化过程中的有毒副产品）。相比之下，吸附方法因其简单性、成本效益、可再生性和非破坏性而被认为是一种实用且可扩展的技术。吸附不需要复杂的设备，特别适合资源有限的地区的分散式处理系统。然而，这种方法的成功在很大程度上取决于高性能吸附剂的设计和功能化。
基于二氧化硅的材料，尤其是中孔二氧化硅如MCM–41和SBA–15，因其高表面积和可调的孔结构而被广泛用作吸附剂（Formosa Mitjans et al., 2025）。最近，树枝状纤维纳米二氧化硅（DFNS）因其独特的三维径向纤维形态而受到关注，这种形态提供了更好的表面可及性、快速的质量传递以及丰富的表面修饰位点（Lai et al., 2023; Shirazian et al., 2025）。最新研究表明，DFNS的开放结构显著降低了大分子（如抗生素）的质量传递阻力（Deymeh et al., 2024; Fauzi et al., 2026）。DFNS框架的多功能性使其在异相催化、CO2捕获以及从复杂工业废水中去除重金属等方面取得了成功应用（He et al., 2024; Liu et al., 2022; Raju et al., 2025），凸显了其作为多种环境修复策略多功能平台的潜力。与传统中孔二氧化硅相比，DFNS具有更好的分散性和负载能力，使其成为构建多功能材料的理想支架。
为了进一步提高吸附性能，将活性炭（AC）引入DFNS结构中。AC由于其高表面积、高孔隙率和对多种有机污染物（包括药物）的强亲和力，仍然是最常用的吸附剂之一（Maghsoudi & Khajeh-Amiri, 2025; Nguyen et al., 2025）。然而，单独使用的AC存在聚集、在水介质中稳定性低和选择性有限的缺点（Mahdavi et al., 2025）。通过将AC固定在DFNS结构上，可以缓解这些限制，并协同提高吸附能力和表面异质性。
尽管AC/DFNS复合材料具有很大的潜力，但通常还需要额外的表面功能化处理以增强对污染物的亲和力和引入特定的相互作用位点。在本研究中，使用可生物降解的低成本多糖——麦芽糖糊精（MD）作为生物功能改性剂（Cecone et al., 2023）。除了作为可持续的多糖外，MD在AC/MD@DFNS体系中还起到了关键的作用。由于其丰富的α–(1,4)-连接的D-葡萄糖单元，MD提供了大量的羟基（–OH）和醚基团，这些基团作为主要的结合锚点，增强了碳质表面的亲水性，从而通过多点氢键促进了与极性药物污染物（如AC和AMOX）的界面接触（Moradi et al., 2022）。
本研究的一个关键创新之处在于通过原位和体外功能化途径对AC/MD改性的DFNS吸附剂进行了比较评估。虽然许多研究探讨了碳-二氧化硅或生物聚合物复合材料，但很少有研究直接比较合成路径及其对材料结构和吸附效率的影响（Esmailzadeh et al., 2023; Yusmaniar et al., 2020）。通过系统地评估这两种策略，本研究为基于DFNS的复合材料的结构-功能关系提供了宝贵的见解。
为了进一步提高实际应用价值，采用面心中心复合设计（FCCCD）和响应面方法对吸附过程进行了优化，从而能够精确评估多个过程变量。此外，还通过连续的吸附-解吸循环检验了优化吸附剂的可重复使用性，以评估其长期应用的潜力。总之，本研究提出了一种新型的生物功能化DFNS吸附剂，通过两种不同的合成路线制备，并展示了其在去除药物污染物方面的优异性能。DFNS、AC和MD的结合为解决新兴的水污染问题提供了一种绿色、高效且可再生的解决方案，推动了可持续吸附技术的发展。
