依托國(guó)儀量子SEM5000場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡、EPR200-Plus電子順磁共振波譜儀等核心設(shè)備，研究團(tuán)隊(duì)深入探索并發(fā)現(xiàn)，引入過(guò)硫酸鹽對(duì)于聯(lián)合污染中的有機(jī)污染物徹底去除具有至關(guān)重要的作用。研究采用一步法成功開(kāi)發(fā)并制備凹凸棒石/堿木質(zhì)素生物炭復(fù)合材料（ATP/AL），實(shí)現(xiàn)重金屬（Cu2?、Cd2?、Pb2?）與左氧氟沙星（LEV）的同步高效去除。本研究提出的利用聯(lián)合污染中重金屬進(jìn)行原位材料改性，從而實(shí)現(xiàn)污染物同步去除的新策略具有廣闊的應(yīng)用前景。

盡管工業(yè)發(fā)展顯著提升了人們的生活水平，但同時(shí)也不可避免地帶來(lái)了重金屬（如Cu2?、Pb2?）排放問(wèn)題。同時(shí)，抗生素（如LEV）作為治療疾病的重要手段被大量使用，其由此引發(fā)的污染問(wèn)題也日益嚴(yán)重。由于重金屬與抗生素兩類(lèi)污染物的聯(lián)合作用，聯(lián)合污染問(wèn)題正日益威脅人類(lèi)健康及生態(tài)環(huán)境。已有研究表明，聯(lián)合污染中存在的重金屬可能通過(guò)絡(luò)合作用或離子橋效應(yīng)，對(duì)抗生素的去除產(chǎn)生促進(jìn)或抑制作用。這些發(fā)現(xiàn)促使人們思考如何利用聯(lián)合污染中存在的重金屬，以實(shí)現(xiàn)對(duì)抗生素更徹底的去除。

因此，本研究提出了一種初步概念：制備一種基于生物炭的復(fù)合材料，該材料不僅具備卓越的吸附性能，還能在聯(lián)合污染體系中利用重金屬對(duì)材料自身進(jìn)行原位改性，加強(qiáng)對(duì)有機(jī)污染物的催化降解，從而實(shí)現(xiàn)污染物的同步去除。

凹凸棒石（ATP）是一種天然纖維狀硅酸鹽黏土礦物，可通過(guò)離子交換和表面絡(luò)合吸附重金屬離子。堿木質(zhì)素（AL）是一種造紙工業(yè)副產(chǎn)物，經(jīng)堿性提取后保留大量芳香環(huán)、酚羥基、羧基等活性基團(tuán)，能夠通過(guò)π-π相互作用、氫鍵和靜電作用捕獲抗生素（如LEV），同時(shí)為金屬催化位點(diǎn)提供負(fù)載基底。研究團(tuán)隊(duì)使用凹凸棒石、堿木質(zhì)素與K?CO?采用一步法制備ATP/AL，通過(guò)國(guó)儀量子SEM5000掃描電鏡（分辨率0.8 nm@15 kV）觀察材料形貌，可見(jiàn)片層-針狀交織結(jié)構(gòu)（圖1a），與K?CO?摻雜生成納米級(jí)孔隙，可以顯著提升重金屬捕獲能力（Pb2?吸附量492.80 mg/g）。

圖1 國(guó)儀量子SEM5000揭示（a）ATP/AL原始形貌

同時(shí)Cu2?在ATP/AL表面形成無(wú)定形Cu?(OH)?CO?納米顆粒 ，非晶態(tài)結(jié)構(gòu)大幅加速電子轉(zhuǎn)移。

SEM分析

SEM5000場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡可與能譜分析（EDS）進(jìn)行聯(lián)用，實(shí)時(shí)捕捉反應(yīng)前后材料表面形貌與元素分布（圖2 ） ，其中圖2（a）-（c）分別顯示了Cu、Cd、Pb與LEV在ATP/AL上的吸附位點(diǎn)；而圖2（d）-（h）則分別為Cu+LEV吸附在ATP/AL上的EDS圖像以及C、O、Cu、F元素在ATP/AL表面的分布。

圖2 SEM-EDS聯(lián)用顯示重金屬元素和抗生素（LEV）吸附在ATP/AL上的分布情況