转自：环境工程与科学
11月22日，同济大学董滨研究员课题组在著名学术期刊Advanced Science上发表了题为“Develop Reusable Carbon Sub-Micrometer Composites with Record-High Cd(II) Removal Capacity”的研究论文，提出了Fe0@γ-Fe2O3核壳纳米团簇支撑的亚微米复合碳材料用于快速吸附Cd(II)。
水质恶化，尤其是重金属污染水域的水质恶化，对生态环境和人类健康构成了全球性风险，进而威胁到人类社会的可持续发展。随着采矿活动的持续进行，矿山废物在自然环境中的积累不断产生排水，严重危害了地下水和地表水资源的质量。重金属的毒性及其对生物体（包括人类）的有害影响导致人们更加关注向水生环境排放重金属的问题，并促使制定更严格的监管标准。 Cd(II)是毒性最强的金属之一，可导致癌症和不可逆的肾功能障碍等一系列健康问题。 由于Cd(II)在食物链中的生物累积性和长期持久性，水中的镉污染严重威胁着食品安全和人类健康。即使含量很低，Cd(II)也会在人体内诱发自由基的形成，对蛋白质、脂类和 DNA 造成破坏，从而导致各种健康问题。鉴于Cd(II)污染的普遍性和严格的饮用水标准，人们对开发从受污染水中去除Cd(II)的有效技术产生了浓厚的兴趣。目前采用的处理方法包括化学沉淀法、吸附法、离子交换法、蒸发法、电渗析法和反渗透法。在所讨论的方法中，吸附技术被认为是一种环境友好且具有竞争力的方法，其特点是灵活、吸收速度快、操作简单、可重复使用且易于合成。
由Cd(II)引起的各种水体污染严重威胁着生态系统和人类健康。然而，实现超高效、低成本地处理痕量重金属仍是一项重大挑战。本文通过一系列普遍适用的方法，设计并合成了支撑 Fe0@γ-Fe2O3 核壳团簇纳米结构的新型亚微米碳复合材料（CSMCs）。吸附行为的研究数据清楚地表明，间苯二酚/甲醛 1.25-碱式醋酸铁（RF-1.25BFA）和 RF-1.25BFA-540 具有惊人的吸附能力。在吸附剂用量为 0.025 g L-1 的情况下，它们对 10 mg L-1 Cd(II) 的吸附容量达到了 400.00 mg g-1，且吸附动力学速度极快；在吸附剂用量为 0.025 g L-1 的情况下，它们对 Cd(II) 的理论最大吸附容量分别为 1108.87 mg g-1 和 1065.06 mg g-1，创下了历史新高。此外，它们还表现出卓越的稳定性和可重复使用性，即使在经过 15 次吸附-解吸循环后，Cd(II)去除率仍能保持在 95% 以上。 该研究首次揭示了一种全新的超快连续富集-水解两步吸附Cd(II)去除机制，强调了铁簇纳米结构在材料表面构建高碱度吸附微环境中的关键作用。 该研究成果为合理设计高性能环境修复材料开辟了一条新途径，旨在克服传统矿井排水处理的局限性。
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