——基于多孔复合结构的PVA/SA@ZIF-67水凝胶及其对Cu²⁺离子的高效吸附研究
在西京学院有机高分子光电材料重点实验室内，一支由新能源材料与器件专业本科生组成的科研团队，正围绕几组吸附实验装置反复测试数据。他们手中研究的，并非传统的活性炭或离子交换树脂，而是一种兼具刚性与柔性的新型复合水凝胶材料。这一材料，有望实现对工业废水中Cu²⁺的高效、选择性吸附，同时解决传统吸附剂难以回收、易产生二次污染等痛点。
这个由王畅鑫同学主持的陕西省大学生创新训练计划项目——“基于多孔复合结构的PVA/SA@ZIF-67水凝胶及其对Cu²⁺离子的高效吸附研究”，源自课堂上一次关于重金属污染治理的讨论。彼时，团队成员了解到，电镀、冶金等行业排放的含铜废水对生态环境和人体健康构成严重威胁，而传统处理方法如化学沉淀法易产生大量污泥，活性炭吸附容量有限且选择性差，新兴的金属有机框架材料虽吸附性能优异，却因粉末形态难以回收、成本高昂，制约了实际应用。这一现实问题激发了团队成员的好奇心：是否可以将MOFs的高吸附性能与高分子材料的易成型、易回收特性相结合，打造一种“刚柔并济”的新型吸附材料？
带着这一问题，五位2023级本科生走到一起，组建了一支科研团队。在指导教师的帮助下，他们查阅大量文献，反复论证技术路线，最终将目光锁定在ZIF-67这一钴基金属有机框架材料与聚乙烯醇/海藻酸钠复合水凝胶的协同体系上。ZIF-67具有极高的比表面积和有序微孔结构，能够提供丰富的吸附位点；而PVA/SA水凝胶则具有良好的机械强度和成型性，能够有效负载并分散ZIF-67晶体，同时通过SA的羧基提供额外的静电吸引与配位作用。
从理论设想到实验验证，过程并不轻松。材料合成、结构表征、性能测试……每一个环节都需要反复尝试与调整。团队成员依托学校有机高分子光电材料重点实验室与分析测试中心的平台资源，综合运用SEM、XRD、FTIR、XPS等多种表征手段，深入解析催化剂微观结构与吸附性能之间的关联。经过多轮实验优化，团队初步实现了预期目标：在中性条件下，该复合材料对Cu²⁺表现出优异的吸附容量与选择性，同时具有良好的循环稳定性，大幅降低了材料回收成本。
这一成果的应用前景也日益清晰。项目团队指出，该材料不仅可高效去除工业废水中的Cu²⁺，还可通过酸洗再生实现多次重复使用，有望在电镀废水处理、矿山酸性排水治理等领域发挥重要作用，助力重金属污染治理向高效化、资源化方向升级，同时带动相关环保装备制造与技术服务产业发展，形成绿色经济新增长点。
作为陕西省重点领域支持项目，该项目获得了学校的大力支持。这一项目不仅展现了本科生在环境材料领域的创新潜力，更印证了“问题导向、交叉融合”的人才培养路径。学生们从课堂走向实验室，从理论走向实践，在解决实际问题的过程中提升了跨学科协作能力与科研素养。
西京学院对该项目寄予厚望，期待团队在未来研究中取得更多突破，为重金属污染治理领域输送更多具有创新精神与实践能力的优秀人才。（西京学院 王畅鑫 李晨曦 王珂颖 唐菁悦 何熙媛）
