中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所（以下简称中科院合肥研究院智能所）研究员吴正岩、副研究员张嘉团队与东华大学教授蔡冬清合作，利用烟草废液和废铁渣为原料制备出铁基碳微球，为镉污染水体和土壤的修复提供了一种方法，同时也为两种废弃物的资源化利用提供了新途径。相关成果日前发表于美国化学会期刊《朗缪尔》（Langmuir）。
铁基碳微球制备过程及其移除镉Cd(II)的机理图中科院合肥研究院智能所供图
近年来，随着冶金、电镀、颜料、采矿、电池等行业的快速发展，镉污染日益加重。而镉是一种剧毒重金属，通常以二价镉的形式存在于水溶液中。
“镉很容易在水和土壤中迁移，在生物体内积累，最终通过食物链转移到人体，导致严重的疾病。长期接触镉，可导致肾小管功能障碍、骨损伤甚至伤害中枢神经。”吴正岩告诉《中国科学报》。因此，降低镉对水体和土壤带来的污染具有重要意义。
研究发现，烟草生产过程中的烟草废液里有机物含量丰富，可以通过水热碳化方法将其转化为高效、低成本的水热炭吸附剂，用于去除二价镉，修复镉污染。然而，人们很难将水热炭从水和土壤中分离出来。
炼钢生产中的废铁渣具有较高的磁性。因此，可以用废铁渣与烟草废液共水热的方式，赋予水热炭以磁性，便于将其分离出来。
秉持“以废治废”的理念，基于以上原理，课题组利用烟草废液和废铁渣这两种有可能对环境造成压力的废弃物为原料，制备出铁基碳微球，修复水体和土壤中的镉污染。
吴正岩介绍，铁基碳微球的表面具有羧基、芳香环等基团和钙离子，通过阳离子-π键、静电吸引、阳离子交换等作用实现镉的去除。
课题组以小白菜为典型作物，进行了盆栽实验。结果表明，利用铁基碳微球可以有效修复镉污染，降低作物体内镉含量，提升了食品的安全性。
审稿人认为，“该工作利用废弃物为原料，制备出铁基碳微球用以去除镉，思路新颖，立意明确，促进了废弃物的资源化利用。”
相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.2c00125
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