隨著化纖工業(yè)快速發(fā)展，含銻（Sb）催化劑的廣泛使用導(dǎo)致Sb污染物在印染前處理工藝（退漿和堿減量）流程中大量析出，隨廢水排放進(jìn)入水環(huán)境。Sb作為一種具有顯著生物毒性和潛在致癌性的重金屬，其在水體中的累積不僅嚴(yán)重威脅水環(huán)境安全和生態(tài)系統(tǒng)健康，更對(duì)我國(guó)紡織印染行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。現(xiàn)有傳統(tǒng)污水處理工藝對(duì)Sb的去除效率低，難以滿足日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，開(kāi)發(fā)高效、低能耗、環(huán)境友好的的深度除銻技術(shù)，并推動(dòng)其工程化應(yīng)用，已成為保障水環(huán)境安全、建設(shè)“美麗中國(guó)”的迫切需求。生物炭吸附法雖具有操作簡(jiǎn)便、資源節(jié)約等優(yōu)勢(shì)，但原始材料吸附性能不足，嚴(yán)重制約其在印染廢水銻污染治理中的實(shí)際效能。
近日，我院科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)——環(huán)境功能催化與資源綠色利用研究所在Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects（中科院二區(qū)，IF=5.4）期刊發(fā)表題為“Trivalent antimony adsorption and oxidation on poly(N-phenylglycine)/biochar composite: Interface behavior and interaction mechanism”的研究論文。環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院洪思奇博士為第一和通訊作者，武崢教授為共同通訊作者，研究生牛夢(mèng)嫻、王櫻杰和環(huán)境工程專業(yè)大三本科生張曉萱為共同作者，西安工程大學(xué)為唯一通訊單位。該工作得到“紡織印染廢水處理及回用”陜西省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持。
本研究中，針對(duì)當(dāng)前印染廢水除Sb吸附劑面臨的吸附劑成本昂貴、環(huán)境適應(yīng)性差、吸附效率低等實(shí)際問(wèn)題，創(chuàng)新性地提出“聚N-苯基甘氨酸修飾生物炭”（BC/PNPG）策略，通過(guò)原位聚合在秸稈生物炭表面引入富氨基（-NH2）和羧基（-COOH）的PNPG層，對(duì)Sb吸附容量提升5倍。該材料同步實(shí)現(xiàn)Sb(III)氧化轉(zhuǎn)化（24.3%氧化為低毒Sb(V)）與螯合固定。在實(shí)際印染廢水（Sb(III)=109μg/L）動(dòng)態(tài)柱實(shí)驗(yàn)中，穿透體積達(dá)866 BV（床體積），展現(xiàn)出極強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用潛力。同時(shí)，材料在寬pH范圍（4～10）內(nèi)保持優(yōu)異的穩(wěn)定性，且在Cd2?、Cr3?等共存離子存在時(shí)仍具有出色的選擇性吸附能力。
該研究成果不僅為印染廢水中高毒性Sb污染治理提供了兼具高效吸附和原位解毒功能的綠色解決方案，更實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)廢氣秸稈資源化高值利用，有效降低了治理成本。其推廣應(yīng)用將顯著提升印染廢水處理深度，有力改善水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，對(duì)保障流域水環(huán)境安全、推動(dòng)紡織行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型以及促進(jìn)重金屬資源回收利用具有重要的戰(zhàn)略意義和廣闊的應(yīng)用前景。
附：文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2025.137373
（撰稿：洪思奇 審核：武崢）
