【ANSO联合研究进展】中科院城市环境研究所活性炭/石墨烯净水材料研发取得重要进展

近期，由中科院城市环境研究所汪印研究员承担的“一带一路”国际科学组织联盟（ANSO）联合研究合作专项“东南亚国家生物质废弃物资源化永续发展的技术研发和应用示范”（ANSO-CR-KP-2021-08）项目组，在活性炭/石墨烯复合净水材料的制备与应用研究方面取得重要进展，该项目成果论文以“Simultaneous removal of ibuprofen and bisphenol A from aqueous solution by an enhanced cross-linked activated carbon and reduced graphene oxide composite”于2022年7月15日在环境领域权威期刊《Separation and Purification Technology》上（IF=9.136）在线发表。

绿色链接剂提升活性炭与氧化石墨烯的复合率
RGO/AC复合材料对水中BPA和IBP的吸附亲和力显著增强

受地域和发展条件的限制，东南亚国家部分地区的居民饮水、用水安全问题越来越受到关注。环境中新近出现的、或新近引起人们关注的新兴污染物，如药品与个人护理用品（PPCPs）、内分泌干扰物（EDCs）等因具有较高的生物活性和毒性，备受关注。然而，东南亚国家缺少低成本、分散式的水净化设施，亟需开发低成本高效的净水新技术。在众多的去除技术中，吸附法因运行成本低、环境友好等优势而被广泛关注和应用。因巨大的比表面积、强表面疏水和π-π作用力等优势，活性炭/石墨烯（AC/RGO）复合材料的制备和应用研究成为研究热点之一。然而，该复合材料也面临制备过程复杂、使用有毒化学试剂、成本高、负载量不可控、负载损失大等问题。另外，AC/RGO复合材料与水中新兴污染物的界面吸附机理研究相对较少，尤其缺乏对具有代表性的、检出率较高的双酚A（BPA）和布洛芬（IBP）等新兴污染物的具体研究报道。

在ANSO国际合作框架的指导和项目支持下，汪印研究员团队积极与马来西亚生物质工业联合会、沙巴生物经济社区发展协会、玛拉工艺大学、印尼富海工业园等机构科技人员开展合作，针对AC/RGO复合材料面临的问题及其吸附BPA和IBP的机理展开合作研究，发现绿色、廉价的链接剂可实现活性炭与氧化石墨烯的高效、可控复合。再经限氧热处理可控制备AC/RGO复合材料。该方法具有低链接剂使用量、优异的链接效果、低石墨烯损失、无有毒化学试剂、易放大等特点。研究也发现，在常温下、中性条件下，AC/RGO复合材料相对活性炭对BPA和IBP的吸附亲和力分别提升1.42倍和4.09倍，抗共存离子干扰能力强，再生性能好。负载石墨烯后，复合材料改变了原活性炭对BPA和IBP的吸附过程与行为，吸附作用力以疏水和静电作用力为主。

本研究不仅为解决AC/RGO面临的问题提供了新思路、揭示了BPA和IBP分子的界面反应机制，而且为东南亚国家和地区分散式净水提供了新的技术方案。