基于硫醇功能化三嗪共价有机聚合物的双功能膜设计实现汞离子一体化去除与监测

针对水体中Hg2+ 污染治理与实时监测难题，研究人员开发了硫醇功能化三嗪氮富集共价有机聚合物（TBN-S-SH COP），通过协同电子缺陷三嗪与富电子硫醇基团，实现荧光猝灭检测（灵敏度达1107 mg g-1 ）与高效吸附（吸附速率200 mg g-1 min-1 ）。所构建的双层陶瓷管膜兼具99.7%截留率与397 L m-2 h-1 MPa-1 通量，为环境修复提供多功能材料新范式。

　　

汞离子（Hg²⁺
）作为剧毒污染物，对神经系统和生态环境构成严重威胁，但现有技术难以同时实现高效去除与实时监测。传统吸附材料存在再生困难、膜分离效率低等问题，而单一功能材料无法满足复杂环境需求。针对这一挑战，河北某研究团队在《Journal of Membrane Science》发表研究，通过设计硫醇功能化三嗪共价有机聚合物（TBN-S-SH COP），开发出集吸附-监测于一体的双功能膜系统。

研究采用Schiff碱缩合反应合成TBN-S-SH，结合FT-IR、XRD表征其结构，通过荧光光谱评估Hg²⁺
检测性能，并利用DFT计算揭示吸附机制。陶瓷管原位生长技术构建的双层膜，外膜吸附、内膜监测，实现功能协同。

COPs制备与表征
TBN-S-SH通过乙烯基功能化前体与硫醇改性获得，FT-IR证实C≡N（2215 cm^-1
）特征峰，XRD显示低结晶性但高孔隙率，BET比表面积达412 m²
g^-1
。

吸附与传感性能
材料对Hg²⁺
的吸附容量达1107 mg g^-1
，初始吸附速率200 mg g^-1
min^-1
。荧光猝灭效应使检测限低至0.1 ppb，选择性优于12种干扰离子。DFT分析表明，硫醇基团与三嗪环通过配位键和阳离子-π作用协同捕获Hg²⁺
。

双功能膜应用
管状膜对Hg²⁺
截留率99.7%，水通量397 L m^-2
h^-1
MPa^-1
。内膜荧光信号实时反映吸附饱和度，预警泄漏风险。

该研究突破传统材料功能单一局限，通过分子设计将检测-去除功能集成于COP框架。双膜结构创新性地解决吸附剂回收难题，为重金属污染治理提供可规模化应用的技术方案。成果获国家自然科学基金支持，对发展智能环境修复材料具有重要指导意义。