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煤炭开采和洗选产生的煤矸石（CG）堆积成患，不仅霸占土地，还污染环境。研究人员以原始 CG 和预处理 CG 为载体合成 CuO/CG 和 CuO/CG?复合材料去除抗生素。结果显示二者对不同抗生素去除效率有差异。该研究为废水处理提供新方案。
在煤炭开采的热潮中，大量煤矸石（CG）如 “废弃物巨兽” 般不断涌现。在中国，煤矸石的累计量已超 50 亿吨，并且每年还在以 3 - 3.5 亿吨的速度疯狂增长。这些煤矸石被随意堆放，不仅占据了大量宝贵的土地资源，还成为了环境污染的 “定时炸弹”，对土壤、空气和水造成严重污染，甚至可能引发地质灾害，其在堆积过程中产生的热量还可能导致自燃和氧化。
目前，煤矸石大多被用作制备功能材料的基础原料，但在水处理领域的应用还比较有限。水中的抗生素污染问题日益严重，像磺胺甲恶唑（SMX）和盐酸四环素（TC）等抗生素，广泛存在于各种水体环境中，传统处理方法效果不佳。为了解决这些难题，来自国内的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们以原始煤矸石和经过预处理的煤矸石（CG?）为载体，合成了 CuO/CG 和 CuO/CG?复合材料，用于去除水中的抗生素。研究发现，不同的载体对最终复合材料的去除效率影响显著。该研究成果发表在《Applied Clay Science》上，为废水处理提供了新的思路和方法，有望缓解煤矸石带来的环境压力，同时为解决抗生素污染问题开辟新途径 。
研究人员用到的主要关键技术方法包括：对合成的复合材料进行成分分析，利用 XRD（X 射线衍射）技术对样品的物相进行表征，通过这些技术来探究复合材料的性质，进而研究其对污染物的去除效果。
材料准备
研究人员从呼和浩特托县收集了煤矸石（CG），并采购了盐酸四环素（TC）、磺胺甲恶唑（SMX）、过一硫酸盐（PMS）等多种化学试剂，为后续实验做准备。
样品表征
对 CG 和 CG?的化学成分分析发现，预处理后的 CG 去除了大部分金属元素，如铝和铁。XRD 分析显示，原始 CG 的主要相是高岭石，而 CG - 500 的主要相是 SiO2。
去除效率研究
研究发现，最优的 CuO/CG 复合材料在 PMS 存在下，10 分钟内对 SMX 的降解效率约为 80% ，是原始 CuO 的 1.57 倍，比 CuO/CG?复合材料高约 20%。而最优的 CuO/CG?复合材料在 40 分钟内对 TC 的吸附效率达到 90%，是原始 CuO 的 6 倍，是 CG? - 500 的 1.5 倍。
机制研究
进一步研究表明，CuO/CG 和 CuO/CG?催化性能的差异是由表面电荷不同导致的，而二者吸附效率的差异则与比表面积不同有关。
研究结论
在不同载体 CG 和 CG?的基础上，成功合成了 CuO/CG 和 CuO/CG?复合材料。其中，CuO/CG (3) 在 10 分钟内对 SMX 的降解效率最高，约为 80%；CuO/CG?(1) 在 40 分钟内对 TC 的吸附效率高达 90%，吸附容量为 27mg?g?1。表面电荷差异造成了 CuO/CG 和 CuO/CG?催化性能的不同，比表面积差异则导致了二者吸附性能的不同。
这项研究意义重大，它不仅为去除废水中的污染物提供了两种性能优异的复合材料，还强调了载体预处理对复合材料去除性能的重要影响。这为后续进一步优化材料性能、拓展煤矸石在水处理领域的应用提供了理论依据和实践指导，有助于推动环境治理技术的发展，为解决环境污染问题贡献了重要力量。
