水體重金屬污染已成為當今世界最嚴重的環境問題之一，吸附法是重金屬廢水處理最常見的方法，以往對吸附材料的研究大多集中在製備方法和吸附容量上，很少考慮危險廢棄物吸附劑的潛在污染。近日，內蒙古農業大學沙生灌木資源高效利用創新團隊的張曉濤教授課題組在生物質吸附材料及危險廢棄物吸附劑高值化轉化方面取得重要突破。相關成果「氨基化木材氣凝膠對鋅離子的吸附治理及高值轉化為性能優異的ZnO/ZnS光催化劑」（Adsorption of Zn(II) on amination@wood-aerogel and high-value reuse to ZnO/ZnS as an efficient photocatalyst）作為封底文章發表在國際知名期刊《材料化學雜誌A》（Journal of Materials Chemistry A）。
相關成果作為國際知名期刊的封底文章
據介紹，傳統生物質吸附材料由於其製備工藝複雜、吸附容量低、吸附分離困難等缺點，應用受到很大限制。以往對重金屬吸附材料的研究多集中在吸附材料的製備工藝以及提高吸附容量上，而忽視了一個非常嚴重的問題，即吸附重金屬後的吸附劑就像「定時炸彈」一樣，隨時可能對生態環境和人體健康造成二次污染。因此，探索危險廢棄物吸附劑高值化轉化利用的新策略，設計高吸附能力和易於回收的塊狀吸附劑至關重要。
氨基化木材氣凝膠和原位構築ZnO/ZnS異質結的機理示意圖
科研團隊利用速生材楊木為原料，採用自上而下的改性方法，設計了一種易於回收並對重金屬Zn (II）有高吸附容量（400 mg/L，297.03 mg/g）的塊狀吸附材料氨基化木材氣凝膠（AWA）。同時科研團隊首次提出了一種新的危險廢棄物吸附劑的高值化轉化利用策略，即採用原位化學沉積法將吸附在AWA表面上的Zn (II)原位轉化為ZnO/ZnS異質結光催化劑（ZnO/ZnS@AWA），並將其進一步用於光催化降解偶氮染料剛果紅。AWA表面的吸附中心(-OH、-COOH、-NH2)保證了ZnO/ZnS能夠均勻地覆蓋在AWA表面，具有較強的界面結合強度。通過吸附和光催化的協同降解機理，成功實現了ZnO/ZnS@AWA對剛果紅(40 mg/L，98.84%)的光催化降解。這項工作提出了木基塊狀吸附材料新的製備方案，可用於治理重金屬對水資源環境的污染，同時創造性地開發了一種危險廢棄物吸附劑的高值化轉化利用技術，為解決重金屬危險廢棄物吸附劑的二次污染問題提供了新途徑。
該研究依託內蒙古自治區沙生灌木資源纖維化和能源化開發利用重點實驗室，並獲得國家「十三五」重點研發計劃、內蒙古自治區自然科學基金項目、內蒙古農業大學高層次人才引進科研啟動項目、內蒙古自治區科技成果轉化項目、內蒙古自治區「草原英才」工程青年創新創業人才項目和內蒙古農業大學大學生科技創新基金的支持。
論文鏈接：
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/ta/d2ta05001c
（來源：自治區科技廳基礎研究處）
