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汞（Hg (II)）对人体健康和生态系统危害极大，现行去除技术存在不足。研究人员开发了一种基于甲基丙烯酸（MAA）的硫醇功能化大孔材料。该材料吸附 Hg (II) 能力强（Qmax>1200 mg/g）、选择性高（S%>95%），且能通过颜色变化警示饱和，极具应用潜力。
在当今的环境问题中，汞污染对人类健康和生态系统的威胁不容小觑。汞（Hg (II)）因其持久性、生物累积性和毒性，能悄无声息地危害人体的肾脏、神经系统、免疫系统以及生殖健康。按照欧盟（EU）2020/2184 指令，水中汞的限值被严格设定为 1 ppb ，可即便如此，人们往往低估了汞的危害，还停留在认为汞只是被禁止用于温度计的金属这种认知层面。
为了应对汞污染这一棘手问题，多种去除水中汞的技术应运而生，像吸附、絮凝、膜过滤、光催化还原、电化学和生物技术等。其中，吸附技术因成本效益高、易于融入现有水处理厂而备受青睐。在吸附材料的研究上，众多科研人员不断探索，开发出了一系列吸附材料，比如活性炭、硅胶、离子交换树脂和天然沸石等传统材料，以及一些新型材料。像硫醇功能化的材料在去除高浓度 Hg (II) 方面成果显著，不过它们大多面临着可重复使用性有限、在复杂水溶液中效率降低、污染物扩散受限等难题。与此同时，利用颜色变化检测和捕获金属阳离子的吸附材料也在发展，卟啉基系统就因对汞离子亲和力强、有独特发色行为而受到关注，可卟啉生产成本高，限制了其在工业上的广泛应用。
为了攻克这些难题，来自国外的研究人员开展了一项别具一格的研究。他们致力于开发一种新型吸附剂，不仅要能高效去除 Hg (II)，还得能通过简单的颜色变化监测其饱和程度，从而提升材料在工业应用中的价值。研究人员精心设计并合成了一种基于甲基丙烯酸（MAA）的新型硫醇功能化大孔材料，在其中巧妙地引入了少量（0.25 % w/w）的卟啉基单体，将其作为 Hg (II) 饱和警示的 “指示剂” 。这种材料以 MAA 基冷冻凝胶为基础，与功能化的氨基乙基甲基丙烯酸酯（AEMA）和卟啉（PORPH）进行共聚，随后再进行硫醇基团功能化处理。该研究成果发表在《European Polymer Journal》上，为汞污染治理带来了新的希望。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是材料合成技术，通过共聚反应将卟啉与 MAA 基质共价连接，形成稳定的聚合物结构；之后进行硫醇功能化处理，赋予材料高效吸附 Hg (II) 的能力。同时，借助一系列材料表征技术，对合成材料的结构、形态等进行深入分析，以确定材料的性能 。
下面来看具体的研究结果：
- 吸附性能优异：从 Langmuir 等温线模型计算得出，该材料对 Hg (II) 展现出了卓越的吸附能力，最大吸附量（Qmax）超过 1200 mg/g。这一数据表明，相较于许多传统和现有的吸附材料，新开发的材料在吸附 Hg (II) 方面表现更为出色。
- 选择性高：在同时存在其他金属阳离子的溶液中，合成材料对 Hg (II) 表现出了高度的选择性，选择性（S%）大于 95%。这意味着该材料能够精准地从复杂的水溶液中识别并捕获 Hg (II)，大大提高了其在实际应用中的价值。
- 颜色变化警示饱和：卟啉环在材料中起着独特的作用。由于 Hg (II) 对硫醇基团具有更高的亲和力，只有当相邻的硫醇基团不再可用，即硫醇（-SH）位点接近完全饱和时，卟啉才会与游离的 Hg (II) 相互作用。这种相互作用会使材料发生明显的颜色变化，从红色转变为绿色，从而直观地警示材料已接近饱和，需要进行再生处理以用于后续的吸附循环。
- 适用性广且可重复使用：研究人员对 Hg (II) 捕获动力学、pH 行为、材料用量和再生循环等进行了测试。结果显示，该材料在广泛的 pH 范围内都具有潜在的适用性，并且至少可以重复使用 5 次。这表明该材料在不同的水质条件下都能稳定地发挥作用，且多次使用后仍能保持较好的吸附性能。
综合研究结论和讨论部分，这种新型硫醇 - 卟啉冷冻凝胶在去除水中 Hg (II) 方面展现出了巨大的优势。它不仅解决了传统吸附材料在去除 Hg (II) 时面临的诸多问题，如可重复使用性差、在复杂环境中效率低等，还创新性地实现了通过颜色变化实时监测材料的饱和程度，为实际工业应用提供了极大的便利。其出色的吸附性能、高选择性、广泛的适用性和良好的可重复使用性，使其在水净化领域具有广阔的应用前景，有望成为一种高效、实用的汞污染治理材料，为保护人类健康和生态环境贡献重要力量。
