中國科學院合肥物質科學研究院智能機械研究所（以下簡稱中科院合肥研究院智能所）研究員吳正巖、副研究員張嘉團隊與東華大學教授蔡冬清合作，利用煙草廢液和廢鐵渣為原料制備出鐵基碳微球，為鎘污染水體和土壤的修復提供了一種方法，同時也為兩種廢棄物的資源化利用提供了新途徑。相關成果日前發表于美國化學會期刊《朗繆爾》（Langmuir）。
鐵基碳微球制備過程及其移除鎘Cd(II)的機理圖 中科院合肥研究院智能所供圖
近年來，隨著冶金、電鍍、顏料、采礦、電池等行業的快速發展，鎘污染日益加重。而鎘是一種劇毒重金屬，通常以二價鎘的形式存在于水溶液中。
“鎘很容易在水和土壤中遷移，在生物體內積累，最終通過食物鏈轉移到人體，導致嚴重的疾病。長期接觸鎘，可導致腎小管功能障礙、骨損傷甚至傷害中樞神經。”吳正巖告訴《中國科學報》。因此，降低鎘對水體和土壤帶來的污染具有重要意義。
研究發現，煙草生產過程中的煙草廢液里有機物含量豐富，可以通過水熱碳化方法將其轉化為高效、低成本的水熱炭吸附劑，用于去除二價鎘，修復鎘污染。然而，人們很難將水熱炭從水和土壤中分離出來。
煉鋼生產中的廢鐵渣具有較高的磁性。因此，可以用廢鐵渣與煙草廢液共水熱的方式，賦予水熱炭以磁性，便于將其分離出來。
秉持“以廢治廢”的理念，基于以上原理，課題組利用煙草廢液和廢鐵渣這兩種有可能對環境造成壓力的廢棄物為原料，制備出鐵基碳微球，修復水體和土壤中的鎘污染。
吳正巖介紹，鐵基碳微球的表面具有羧基、芳香環等基團和鈣離子，通過陽離子-π鍵、靜電吸引、陽離子交換等作用實現鎘的去除。
課題組以小白菜為典型作物，進行了盆栽實驗。結果表明，利用鐵基碳微球可以有效修復鎘污染，降低作物體內鎘含量，提升了食品的安全性。
審稿人認為，“該工作利用廢棄物為原料，制備出鐵基碳微球用以去除鎘，思路新穎，立意明確，促進了廢棄物的資源化利用。”
