卤素化学在工农业、医药生产及生活中,扮演着重要角色。然而,溴等卤素单质具有极高的毒性、腐蚀性及挥发性,因此含卤单质废水对人类及水生生命健康会造成严重威胁。传统的溴去除材料如多孔聚合物、金属-有机框架材料等,一般面临着水稳定性较差、潜在卤素泄露等问题,故亟需开发高效除溴技术、材料。
受芳香族化合物卤素亲电取代反应启发,可以利用水稳定含芳香基团树脂聚合物材料进行溴化取代反应脱溴,其化学稳定固溴特征可有效防止溴泄露问题;同时,纳米材料具有高比表面积、更多反应活性位点,故合理设计芳香树脂胶体纳米材料有望高效脱溴。本工作报道了一种利用间苯二酚-甲醛树脂胶体纳米颗粒(RF NPs)的低成本、简单、高效水体脱溴技术,并开发了一种简便pH法测试脱溴容量方法。所制备的亚微米树脂纳米颗粒,在室温下的除溴比容量高达7441 mg g-1RF,比目前报道的最优材料高出将近一倍。考虑到该除溴过程基于取代反应,除溴后会有残留溴离子,故又开发了耦合电化学及过氧化氢氧化两种深度除溴路径。同时,除溴后的树脂颗粒,可被用于卤水中银离子回收,实现“一石三鸟”目的、即贵金属银回收,水体重金属污染缓解与溴化树脂的资源化利用。该工作以“Tandem Efficient Bromine Removal and Silver Recovery by Resorcinol-Formaldehyde Resin Nanoparticles”为题近期发表在Nano Letters期刊上。

酚醛树脂纳米颗粒用于水中溴去除与银回收串联应用示意图。
本工作的第一/通讯作者为王超博士,南京工业大学硕士生杨珂珂与扬州大学硕士生谢奇宏为共同第一作者,共同通讯作者包括南京工业大学吴雨桐副教授和扬州大学韩杰教授。本项目获得国家自然科学基金等项目资助,感谢南京大学现代工程与应用科学学院、环境学院等相关研究人员对本工作的大力支持。
作者信息:Chao Wang,#,* Keke Yang,# Qihong Xie,# Jiahao Pan, Zehui Jiang, Han Yang, Yi Zhang, Yutong Wu,* Jie Han*
原文链接:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c04877