相比于容易吸附去除的重金属Cu(II), Pb(II), Cr(III)等，有毒的重金属Ni(II)由于较强的化学稳定性和水稳定性，传统的吸附材料难以有效的吸附Ni(II)并实现其达标排放，课题组前期开发的吸附材料ZIF-8 (Water Research 2018, 143, 87-98)能实现高盐废水中Ni(II)的深度去除，但是较低的活性位点利用率，较慢的吸附动力学和较差的重复利用性限制了ZIF-8的工业化应用。因此，对ZIF-8进行改性，进一步提升活性位点利用率和吸附动力学具有工业化应用前景。
基于以上的研究背景，我们采用带负电的聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)对ZIF-8进行修饰改性，改性后的ZIF-8@PSS相比于原ZIF-8吸附速率提升数10倍，吸附容量提升1.6倍。通过表征和实验得出PSS对Ni(II)吸附强化的作用体现在：1. PSS能够有效改善ZIF-8纳米材料的团聚问题，使其活性位点能够充分暴露，从而有效提升吸附容量。2. PSS是一种带有大量负电荷的水溶性聚合物，使得ZIF-8由疏水性转变为亲水性，大大增强了Ni(II)到ZIF-8的扩散传递，此外带负电的PSS对带正电荷的Ni(II)具有静电吸引作用，两者的共同作用显著了增强了吸附动力学。该吸附强化作用同样广泛适用于多种其他重金属(Cu2+, Pb2+, Cd2+, Cr3+等)。本研究提供了改善纳米吸附剂分散性的潜在策略，为显着提高污染物的吸附动力学和吸附能力提供新思路。
上述研究成果以“Sorption enhancement of nickel(II) from wastewater by ZIF-8 modified with poly (sodium 4-styrenesulfonate): Mechanism and kinetic study”为题，近日发表在环境领域知名期刊Chemical Engineering Journal (https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.128812)。课题组博士生计成汉为该论文第一作者，张炜铭教授为通讯作者，主要合作者包括南京大学潘丙才教授。本研究得到国家重点研发计划(2017YFE0107200)等资助。