尤世界教授团队EST：基于可逆吸附解吸调控的电化学可切换硫化聚丙烯腈可控回收废水中的铜

近期，尤世界教授团队在环境领域著名学术期刊Environmental Science & Technology上发表了题为“Electrochemically Switchable Sulfurized Polyacrylonitrile for Controllable Recovery of Copper in Wastewater Based on Reversible Adsorption/Desorption Regulation”的研究论文，本文本研究报道了一种基于电化学可切换硫化聚丙烯腈（SPAN）的可逆吸附/解吸（RAD）系统的开发，用于铜的可控回收。密度泛函理论计算为S−Cu键的形成以及S−S键与Cu²⁺之间的可逆弱相互作用提供了理论预测。在电极电位刺激下，锚定在亚氧化钛陶瓷泡沫（SPAN@ TiSO）上的SPAN可以调节Cu²⁺的吸附/解吸，在0.2 V vs SHE下吸附量为243.3 mg﹒g⁻¹ (30 min)，在0.8 V vs SHE下解吸效率为98.4% （5 min）。电化学分析表明，SPAN中S-S/ -S-基团的可逆氧化还原转变是对电极电位的选择性吸附和快速脱附的主要原因。本研究提供了一种电化学可切换聚合物的概念验证，以建立一个可逆的RAD系统，用于废水中重金属的可控回收，使增值资源回收更高效、更智能、更可持续。

本文报道了基于SPAN@TiSO的RAD系统，该系统实现了电极电位刺激下铜离子（Cu²⁺）的吸附/解吸调节。SPAN材料的设计灵感来自于生物电子转移过程中巯基和二硫键之间蛋氨酸和半胱氨酸的可逆转化。在不同电极电位下，SPAN中S - S/ - S -基团的可逆氧化还原转化是其选择性吸附和快速脱附的主要原因。Cu²⁺的脱附主要由吸附位点的电化学活化/失活驱动；因此，可以获得10倍的富集能力。与需要额外解吸处理的传统吸附相比，RAD系统通过电化学激活/失活SPAN上的吸附位点，将Cu²⁺释放到浓缩的回收溶液中解吸，从而有效富集Cu²⁺并回收铜。本研究提供了电化学可切换SPAN的概念验证，以建立一个更高效、更可控和更可持续的废水中重金属回收的RAD系统。我们相信，本文报道的生物启发RAD设计策略将具有更广泛的意义，可以扩展到开发其他具有选择性和可逆吸附能力的可切换吸附剂，以在未来回收废水中的高附加值金属。

   城市水资源与水环境国家重点实验为通讯单位，尤世界教授为通讯作者。