TiO₂纳米粒子可同时修复地下水中的砷和铀

中国科学院生态环境科学研究中心栾富波教授领导的一个研究小组发现了一种涉及二氧化钛（TiO）三元表面复合物的新机制₂) 这提高了从受污染的地下水中同时去除砷（As）和铀（U）的能力。这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上

砷和铀对地下水的污染是一个严重的环境和公共卫生问题，与癌症、肾损伤和其他慢性疾病有关。传统的修复方法通常针对砷或铀，当两种污染物共存时，由于竞争性吸附效应，通常被证明是无效的

在这项研究中，研究人员证明TiO₂纳米粒子可以同时有效地吸附As（V）和U（VI）。值得注意的是，铀增强了砷的吸附，与仅含砷的系统相比，去除效率提高了3.4倍

使用原位ATR-FTIR光谱和密度泛函理论（DFT）计算，研究人员确定了三元表面络合物[Ti-U（VI）-As（V）]的形成是关键机制。在这个过程中，砷酸根离子取代了吸附在TiO上的碳酸铀酰配合物中的碳酸盐配体₂, 形成稳定的三元结构，促进两种污染物的共去除

吸附过程在典型的地下水条件下被证明是有效的，对两种污染物的去除率均超过99%。处理后残留浓度降至世界卫生组织饮用水安全限值以下

这种方法的一个优点是TiO₂吸附剂的可再生性和可重复使用性。捕获的砷和铀可以使用温和的氢氧化钠溶液回收，使材料可以多次重复使用，而不会显著降低性能

这项研究提供了一种经济高效、可扩展且环保的方法来修复双重污染的地下水，为改善全球饮用水安全提供了潜力 More information: Leiming Lin et al, Ternary surface complexation promotes simultaneous removal of arsenic and uranium by TiO₂, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2501354122

Journal information: Proceedings of the National Academy of Sciences