近日,化学领域国际权威期刊Journal of Colloid and Interface Science(IF:9.6)在线发表了我校制药工程学院侯晓虹教授课题组在金属有机骨架材料去除微塑料研究领域的最新研究成果,论文题目为“Eco-friendly hydrophobic ZIF-8/sodium alginate monolithic adsorbent:An efficient trap for microplastics in the aqueous environment”。
微塑料(MPs)是指直径小于5 mm的塑料碎片或者颗粒,其作为一种新兴的环境污染物,对整个生态系统中生物的生存和发展构成严重威胁。MPs极易在水生环境中积累,并被海洋生物吸收,导致环境污染和海洋生态系统的破坏,甚至诱导人类血栓、癌症的发生。因此,开发高效、环保的吸附剂来去除MPs是一个特别紧迫的研究。
该研究选择ZIF-8作为吸附剂,将其原位“生长”于海藻酸钠(SA)骨架中,采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)为疏水剂,制备了一种具有稳定疏水性和兼具微孔-介孔-大孔分层多级孔结构的整体式吸附剂—疏水ZIF-8/SA整体吸附剂。与粉末材料相比,ZIF-8/SA的整体特性便于吸附剂在水环境中进行固液分离,分层多级孔结构可以实现MPs的表面和内部吸附,体现着卓越的MPs去除性能。疏水ZIF-8/SA整体吸附剂对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚氯乙烯(PVC)的吸附量分别为594 mg/g、585 mg/g和282 mg/g。其吸附过程表现为快速动力学过程,仅在120 min即可完成。疏水ZIF-8/SA整体吸附剂在酸、碱、腐植酸、干扰离子等干扰条件下也展现出良好的稳定性。在自来水、河水、海水等真实水环境中也能表现出大于70%的吸附性能。对吸附MPs前后的ZIF-8/SA进行扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和密度泛函数理论(DFT)等表征和计算,结果表明静电相互作用、氢键、疏水力和范德华力为主要的吸附机理。本次研究预计提供一种全新的吸附剂,高效、环保去除生态水环境中的MPs。
我校2021级硕士研究生李盈盈为论文第一作者,制药工程学院侯晓虹教授和徐爽副教授为共同通讯作者,沈阳药科大学为第一通讯单位。该研究得到了国家自然科学基金(82273898、22305160)、辽宁省自然科学基金(2023-BS-115)和沈阳药科大学创新创业训练计划(202310163019)的支持。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.01.182