汞是重要的工業原料，大量的汞及其化合物被廣泛應用於電池、塑料、含汞農藥、氯鹼行業等工業，給人類健康帶來了嚴重的危害。因而，汞汙染的治理已成為全球環境科學技術領域高度重視的一個問題。目前，對含汞廢水的處理方法主要有化學沉澱法、電化學法、離子交換法和吸附法等，但存在吸附量小、吸附時間長、選擇性差、分離困難、易造成二次汙染等缺點。因此，研究和開發快速響應型吸附容量大、具有選擇性且易與水溶液分離的新型環保吸附劑具有重要意義。
陝西科技大學特聘教授王傳義團隊近年來開展了一系列重金屬離子吸附分離材料的研究，並取得了有意義的結果（參見：Chem. Eng. J., 2019, 358, 253-263；J. Colloid Inter. Sci., 2019, 554, 479-487 (Editor’s Choice); Chem. Eng. J., 2019, 363, 192-202; Environ. Chem. Lett., 2018, 16(2), 653-658; Chem. Eng. J., 2017, 311, 236-246等）。
最近，該團隊科研人員在前期研究基礎上，以木質素為骨架，戊二醛為交聯劑，超支化聚乙烯亞胺與殼聚糖交聯製備得到具有半互穿三維網絡結構的多孔聚乙烯亞胺功能化殼聚糖/木質素複合海綿吸附劑。該吸附劑含有大量可以鰲合汞離子的氨基官能團，能快速、高效、高選擇性地去除水中的汞離子。實驗結果表明，該吸附劑在1分鐘內可吸附超過最終吸附容量（663.5 mg/g）83.5%的汞離子。除此之外，對汞離子的選擇性係數分別比對銅離子、鎘離子和鉛離子高3個數量級（參見圖1）。這主要歸因於複合海綿中由網絡化的納米壁組成的多孔結構，增加了官能團的分佈，進而暴露出更多的活性位點，導致汞離子與表面官能團快速絡合，從而加快化學吸附的過程（如圖2所示）。
圖1. 新型複合海綿對水中汞離子的吸附動力學及選擇性吸附示意圖
圖2. 新型複合海綿快響應吸附機制示意圖
該快速響應型環保吸附劑對處理無法預測和無法控制的重金屬離子汙染突發事件具有重要意義，減少吸附時間，降低了處理成本。同時，開發的新型複合海綿具有環保、高效、低成本、機械性能穩定、實際應用操作簡單等優點，在含汞廢水處理方面具有廣闊的應用前景。
參考文獻：Environ. Sci. Nano, 2020, 7, 793-802, DOI: 10.1039/C9EN01368G
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