周彦波教授团队:重金属络合物处理技术展望:常规、氧化与还原技术最新进展

发布者:发布时间:2026年06月12日

周彦波教授团队在《Chinese Chemical Letters》上发表了题为“Recent advance of heavy metal complexes treatment: Conventional, oxidative, and reductive strategies”的综述论文(DOI:10.1016/j.cclet.2026.112569),系统综述了重金属络合物(HMCs)废水处理技术的最新进展与应用前景。本研究针对工业废水中重金属络合物稳定性强、传统处理技术效率低下的核心挑战,通过整合“强化传统工艺-高级氧化-高效还原”三大技术框架,建立了完整的处理技术体系。系统梳理了各类技术的作用机理与性能优势,利用多维度对比分析,明确了不同技术的适用场景与核心局限。尽管目前已开发出多种高效处理策略,显著提升了重金属络合物的去除效率,但此类技术在产业化过程中仍面临体系复杂、能耗较高、长期运行稳定性不足等挑战。未来研究应致力于优化工艺参数、降低运行成本、提升技术稳定性,推动处理技术从实验室研究走向工程化应用,为复杂重金属污染治理提供切实可行的解决方案。

研究思路

面对单一处理技术存在的局限,本文以“破解HMCs处理效率低、难产业化”为核心目标,构建了清晰的研究思路:首先,明确了传统吸附技术处理HMCs的瓶颈,提出两种基于机理的优化策略;系统整合了三大技术框架——强化传统工艺、高级氧化破络技术、高效还原回收技术,填补不同技术间的知识空白,全面评估各类技术的作用机理、性能优势与核心局限,对比不同技术的适用场景;最后,指出当前技术在产业化过程中面临的障碍,提出可行解决方案,为实际工程应用提供指导。

内容简介

本文系统涵盖了重金属络合物处理的主流技术,重点阐述了四大核心研究内容:

(1)传统吸附技术的优化策略

针对传统吸附技术处理HMCs效率低下的问题,开发了两种优化路径:一是官能团介导的配体桥连策略,无需破坏络合物结构,通过吸附剂官能团与HMCs配体的特异性相互作用实现捕获;二是空腔限域策略,调控吸附剂空间结构,构建与HMCs空间特征匹配的空腔,实现选择性识别与固定。

(2)高级氧化破络技术的应用

为释放络合物中的重金属离子,高级氧化工艺通过产生强氧化性活性物种(如羟基自由基·OH),破坏配体结构或断裂配体与金属中心的化学键。文中重点介绍了电化学氧化、光催化、芬顿反应、臭氧氧化等技术,详细阐述了其破络机理。

(3)高效还原回收技术的突破

针对电化学还原技术电流效率低、能耗高的局限,研究人员开发了多种创新体系,实现了重金属络合物的高效去除同时自发产生电能、提升铜回收率,为资源回收与污染治理协同提供了新方案。同时,研究发现金属氧化还原电位是实现Cu-EDTA选择性破络的关键因素,为靶向回收重金属提供了理论依据。

小结

本文系统整合了重金属络合物处理的三大技术框架,全面评述了各类技术的最新进展、机理与局限,明确了官能团介导配体桥连、空腔限域、高级氧化、电化学还原及耦合协同等核心技术路径的优势与不足。研究不仅填补了不同技术间的知识空白,还指出了当前技术产业化面临的核心障碍,为后续研究提供了明确聚焦工艺参数优化、成本控制和长期稳定性的发展方向,推动重金属络合物处理技术向高效化、低成本、可产业化方向发展,为复杂重金属污染治理提供可落地的解决方案。

本研究得到了重点研发计划项目 (No. 2024YFC3907802)基金的支持。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.cclet.2026.112569