中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院智能機械研究所（以下簡稱中科院合肥研究院智能所）研究員吳正巖、副研究員張嘉團隊與東華大學(xué)教授蔡冬清合作，利用煙草廢液和廢鐵渣為原料制備出鐵基碳微球，為鎘污染水體和土壤的修復(fù)提供了一種方法，同時也為兩種廢棄物的資源化利用提供了新途徑。相關(guān)成果日前發(fā)表于美國化學(xué)會期刊《朗繆爾》（Langmuir）。
鐵基碳微球制備過程及其移除鎘Cd(II)的機理圖 中科院合肥研究院智能所供圖
近年來，隨著冶金、電鍍、顏料、采礦、電池等行業(yè)的快速發(fā)展，鎘污染日益加重。而鎘是一種劇毒重金屬，通常以二價鎘的形式存在于水溶液中。
“鎘很容易在水和土壤中遷移，在生物體內(nèi)積累，最終通過食物鏈轉(zhuǎn)移到人體，導(dǎo)致嚴(yán)重的疾病。長期接觸鎘，可導(dǎo)致腎小管功能障礙、骨損傷甚至傷害中樞神經(jīng)。”吳正巖告訴《中國科學(xué)報》。因此，降低鎘對水體和土壤帶來的污染具有重要意義。
研究發(fā)現(xiàn)，煙草生產(chǎn)過程中的煙草廢液里有機物含量豐富，可以通過水熱碳化方法將其轉(zhuǎn)化為高效、低成本的水熱炭吸附劑，用于去除二價鎘，修復(fù)鎘污染。然而，人們很難將水熱炭從水和土壤中分離出來。
煉鋼生產(chǎn)中的廢鐵渣具有較高的磁性。因此，可以用廢鐵渣與煙草廢液共水熱的方式，賦予水熱炭以磁性，便于將其分離出來。
秉持“以廢治廢”的理念，基于以上原理，課題組利用煙草廢液和廢鐵渣這兩種有可能對環(huán)境造成壓力的廢棄物為原料，制備出鐵基碳微球，修復(fù)水體和土壤中的鎘污染。
吳正巖介紹，鐵基碳微球的表面具有羧基、芳香環(huán)等基團和鈣離子，通過陽離子-π鍵、靜電吸引、陽離子交換等作用實現(xiàn)鎘的去除。
課題組以小白菜為典型作物，進行了盆栽實驗。結(jié)果表明，利用鐵基碳微球可以有效修復(fù)鎘污染，降低作物體內(nèi)鎘含量，提升了食品的安全性。
審稿人認(rèn)為，“該工作利用廢棄物為原料，制備出鐵基碳微球用以去除鎘，思路新穎，立意明確，促進了廢棄物的資源化利用。”
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.2c00125
