有机硅季铵盐改性高岭土：一种制备具有优异稳定性和高除藻效率的藻华消除剂的新方法

季铵盐改性粘土（QAC-MC）在去除藻类方面具有用量少、效率高的优势，在多种场景下控制有害藻华（HABs）具有广阔的应用前景。然而，传统QAC-MC稳定性差且存在二次污染风险，限制了其广泛应用。本研究通过分子模拟发现，含单一季铵活性中心（-N⁺R₃）的季铵盐在粘土表面发生物理吸附，导致体系稳定性较差。因此，提出了一种新方法：通过定向增强粘土表面的Si-OH活性位点，并将次级活性中心——硅氧烷基团（-Si(OR)₃）引入季铵盐分子中，以提高QAC-MC的稳定性。该方法以高岭土为基质，依次经正硅酸乙酯和三甲基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵（SiQAC）处理，最终制得新型SiQAC-MC材料。结果表明，这种新型复合材料不仅显著提高了稳定性，还促使带正电的活性-N⁺R₃基团从复合材料表面向外突出，从而高效捕获藻细胞。与传统QAC-MC相比，新型SiQAC-MC表现出更强的结合力和更高的表面正电荷，其结合能由−0.28 eV提升至−3.71 eV，表面电位由−3.24 mV升高至+8.47 mV。因此，在0.1 g/L浓度下，对赤潮异弯藻（Heterosigma akashiwo）的去除效率从38%提高到97%。总体而言，采用新方法制备的SiQAC-MC具有高稳定性和优异的除藻性能，为开发安全高效的有害藻华控制剂提供了理论和技术支持。