基于废弃PET升级再造的Tb-Zr双金属有机凝胶/海藻酸钠微球高效去除与灵敏检测盐酸金霉素研究

针对水体中盐酸金霉素（CTC）污染治理难题，吉林大学团队创新性地利用废弃PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）通过溶剂热法合成具有荧光特性的Tb-Zr双金属有机凝胶（TZP-MOGs），并负载于海藻酸钠（SA）形成可回收微球。该材料兼具优异吸附性能（qm达106.07 mg·g?1）和高灵敏度检测能力（LOD 0.028 μM），首次实现智能手机辅助的CTC现场快速检测，为塑料升级再造与抗生素污染治理提供双赢策略。

　　

背景与挑战
随着四环素类抗生素的广泛使用，盐酸金霉素（CTC）在水体中的残留已成为全球性环境隐患。这种抗生素难以被生物降解，传统污水处理工艺对其去除效率有限，导致其通过食物链富集并诱发细菌耐药性。与此同时，废弃PET塑料造成的"白色污染"问题日益严峻，传统焚烧或填埋处理方式加剧环境负担。如何将两类环境问题协同解决——即将废弃PET转化为高附加值材料用于CTC治理，成为极具前瞻性的研究方向。

创新研究设计
吉林大学研究团队突破性提出"以废治废"策略，首次直接利用废弃PET瓶作为配体，通过溶剂热法一步合成铽-锆双金属有机凝胶（TZP-MOGs）。该材料巧妙结合了稀土元素Tb³⁺的荧光特性与Zr⁴⁺的稳定配位能力，并通过海藻酸钠（SA）封装形成可回收微球（TZP-MOG/SA），实现材料性能与实用性的双重提升。研究成果发表于《Separation and Purification Technology》。

关键技术方法
研究采用溶剂热法直接水解PET碎片并同步合成TZP-MOGs；通过SEM-EDS、FTIR、XPS等技术表征材料结构；利用荧光光谱和智能手机RGB分析建立CTC检测方法；采用动态微柱实验模拟实际水体处理场景；结合吸附动力学模型（伪二级动力学）和等温线模型（Freundlich）解析吸附机制。

重要研究发现

1. 材料表征揭示独特结构优势
冷冻干燥后的TZP-MOGs呈现纳米级层状堆叠结构（SEM观测），比表面积达92.97 m²·g^?1。SA封装后的微球表面形成显著褶皱（对比纯SA微球的平滑表面），SEM-EDS证实C、O、Tb、Zr元素均匀分布。XPS分析显示Zr-O键的存在（结合能532.1 eV），为CTC吸附提供活性位点。

2. 卓越的CTC吸附性能
TZP-MOG/SA微球最大吸附容量（q_m）达106.07 mg·g^?1，优于多数报道材料。吸附过程符合Freundlich模型（n>1），表明存在多层化学吸附。机理分析表明：Zr-O位点的配体交换、Tb³⁺与CTC的螯合作用、π-π堆积和氢键共同驱动吸附。动态微柱实验中，微球对实际河水中CTC的去除率保持80%以上（5次循环）。

3. 高灵敏度荧光检测
TZP-MOGs对CTC呈现特异性荧光猝灭效应（K_SV=8.44×10⁶ L·mol^?1），检测限低至0.028 μM。智能手机颜色识别APP可将荧光强度转化为RGB值，建立线性检测模型（R²>0.99），实现现场快速定量。

结论与展望
该研究开创性地将废弃PET转化为具有吸附-检测双功能的智能材料，突破传统MOGs制备需高纯度配体的限制。TZP-MOG/SA微球兼具高效吸附（实际水体适用性）、便捷回收（SA载体）和智能检测（智能手机平台）三大优势，为抗生素污染治理提供"监测-治理"一体化解决方案。更深远的意义在于，该工作为塑料升级再造提供新范式——通过精准设计将环境污染物转化为高附加值环境功能材料，实现"以废治废"的循环经济理念。未来研究可拓展至其他抗生素及复杂基质中的应用。