一石二鸟：废聚苯乙烯衍生的超交联聚合物实现碘和汞蒸气的级联吸附

《Separation and Purification Technology》：Kill two birds with one stone: Waste polystyrene-derived hyper-cross-linked polymer enabling cascade uptake of iodine and mercury vapor

本研究发现废聚苯乙烯衍生的超交联聚合物（HCP）可通过"碘预吸附-汞捕获"的级联策略，在单一可再生平台中实现高效汞污染控制。该材料碘吸附容量达2 g/g，碘负载后的HCP-I2-2h在超高气速（9×105 h-1）下对元素汞（Hg0）的吸附速率提升4-7倍，吸附能增强至-0.375 eV，为燃煤烟气汞污染治理提供了新型可再生吸附剂设计范式。

　　

亮点

废聚苯乙烯衍生的超交联聚合物（HCP）通过独特的"碘-汞级联捕获"机制，在单一可再生平台中实现双污染物协同控制。碘负载后的材料（HCP-I₂-2h）对气态汞（Hg⁰）展现出超高吸附速率（8.65×10^?6 g·mg^?1·min^?1），其吸附能（-0.375 eV）较原始材料提升2.35倍，印证了"碘活化-汞固定"的级联反应路径。

吸附剂合成

废聚苯乙烯衍生的HCP合成严格遵循研究组已建立的傅-克反应方法学，具体工艺参数详见补充材料。

碘蒸气吸附与汞脱除测试

碘吸附实验采用双瓶系统：将盛有50 mg HCP的开口小瓶置于含0.5 g固体碘的密封瓶中，通过气相扩散实现碘负载。汞吸附性能在模拟烟气条件的固定床反应器中评估，采用在线汞分析仪实时监测Hg⁰浓度。

HCP的碘蒸气吸附性能

原始HCP的氮气吸脱附等温线显示其具有分级多孔结构：低压区（P/P₀ < 0.0015）的突增吸附表明丰富微孔存在，而中高压区（P/P₀ > 0.4）的持续吸附印证了介孔/大孔协同作用。孔径分布图在5nm、15nm、50nm和175nm处呈现多峰特征，这种多级孔道为碘分子提供了高效传输路径和限域空间。

结论

本研究成功构建了基于废聚苯乙烯的HCP材料，通过顺序吸附实现碘与Hg⁰的协同固定。材料通过物理吸附在248小时内达到2 g/g的碘饱和吸附量，占据27%的孔容。碘功能化后的HCP-I₂-2h在4小时测试中实现近100%的Hg⁰脱除效率，且在超高气速（≤8×10⁵ h^-1）或宽浓度Hg⁰条件下保持>96%的稳定性能。