学术动态

2024年4月1号，我院周礼义副教授团队在环境领域国际期刊《Water Research》（Q1, IF=11.4）在线发表题为“Molecular engineering of a new method for effective removal of cadmium from water”的研究性论文。我院2022级在读硕士生刘婷为第一作者，通讯作者为周礼义副教授。

镉（Cd）是一种分布广泛、毒性极强的环境污染物，严重威胁着动植物的生长。因此，采用有效的工具来富集和去除环境中的镉是一个重大挑战。以前对重金属污染的研究存在成本高、工艺复杂、回收率低，甚至对环境造成二次污染。近年来，浮选方法是根据各种矿物颗粒表面物理化学性质的差异来分离矿物，也适用于金属离子的分离，并通常作为处理工业废水的有效且实用的方法。其原理是溶液中的Cd²⁺与捕集剂和起泡剂相互作用，在浮选机的搅拌和充气下，Cd²⁺附着在泡沫上，上层产生的泡沫实现了金属离子的富集和分离。然而，浮选方法具有如下缺陷。如过程难以控制，操作繁琐，捕收剂用量大，重复使用性差；普通浮选剂与金属离子的结合需要借助复杂的仪器进行分析，从而无法直接判断捕获的现象。

该工作通过将荧光指示剂（CCP）与功能化载玻片结合，构建了一种特殊的复合材料（CCPB），用于快速富集、去除和监测水中的Cd²⁺。然后用乙二胺四乙酸（EDTA）溶液浸泡富集镉的CCPB，可以有效地洗脱镉。因此，CCPB被连续重复使用。经火焰原子吸收光谱法（FAAS）多次使用，Cd²⁺的回收率均在100%，可用于真实的水样中Cd²⁺的富集和去除。因此，CCPB是一种理想的监测、富集和去除废水中Cd²⁺的材料，为未来环境中Cd的富集和去除的实际应用提供了一种强有力的工具。

研究亮点

l  荧光指示剂具有良好的光学性能

l  具有操作简单，富集能力快，可回收可再生等优势

l  能够用于Cd²⁺富集和去除的实际应用

研究结论

该研究成功地设计并合成了一种用于体内Cd²⁺检测的荧光指示剂CCP。此外，还尝试了以CCP为浮选剂浮选去除水中Cd²⁺，但浮选效果不佳，回收率较低，约为40%。因此，将CCP与功能化载玻片结合，通过羧基与氨基的缩合酰化反应形成新的功能材料CCPB。由于CCP与Cd²⁺独特的结合机理，CCPB可以通过循环利用去除水中的Cd²⁺，不仅效率高，操作简单，而且回收率高，吸附容量大，证明该方法可以有效去除水中的Cd²⁺。 

Cd²⁺的富集、去除和验证试验示意图