交联邻苯三酚树脂选择性吸附Ga(III)的性能与机制研究：面向可持续镓资源回收的高效策略

针对工业废液中Ga(III)回收面临的选择性差、V(V)干扰严重等问题，研究人员开发了交联邻苯三酚树脂(PGNR)作为新型吸附剂。研究表明，PGNR在pH=9.0、318K条件下对Ga(III)的吸附容量达89.3 mg·g?1，对V(V)/Ga(III)>5的体系仍保持高选择性，且循环5次后吸附效率保持85%以上。该工作为复杂体系中镓资源的高效回收提供了创新解决方案。

　　

镓(Ga)作为战略性分散金属，在半导体、太阳能电池等高科技领域具有不可替代性。然而自然界中镓常以痕量形式伴生于铝矿，90%以上需从拜耳液(Bayer liquor)中回收。现有吸附材料如偕胺肟树脂存在C=N键易降解、钒(V(V))竞争吸附等瓶颈，导致选择性差、再生困难。针对这一挑战，中国研究人员在《Applied Surface Science》发表研究，首次将交联邻苯三酚树脂(PGNR)应用于Ga(III)吸附，揭示了其高效选择性的分子机制。

研究采用SEM、XPS、FT-IR等技术表征材料形貌与化学结构，通过批量吸附实验考察pH、温度等参数影响，结合Langmuir等温模型和伪二级动力学分析吸附行为，并利用密度泛函理论(DFT)计算阐明作用机制。实验选用含As(III)、Ca(II)、V(V)等多组分模拟废水评估选择性。

材料与表征
SEM显示PGNR呈规则球形皱褶结构，元素分析证实其含77.79% C和22.21% O。BET测试表明材料具有介孔特征，比表面积为28.6 m²·g^?1，孔径集中分布于3-5 nm。

吸附性能
在318K、pH=9.0时最大吸附容量达89.3 mg·g^?1，较传统材料提升显著。V(V)/Ga(III)浓度比>5时，PGNR对Ga(III)的分配系数仍达2.1×10³ mL·g^?1，而偕胺肟树脂仅182 mL·g^?1。五次循环后容量保持率>85%，显著优于偕胺肟树脂(<60%)。

作用机制
FT-IR证实Ga(III)与酚羟基(-OH)形成Ga-O键；XPS显示Ga 3d结合能位移证明化学吸附。DFT计算揭示PGNR中邻位双酚羟基与Ga(III)的配位能(-4.32 eV)远高于V(V)(-2.17 eV)，这是选择性的电子结构基础。

该研究创新性地利用无氮芳香骨架材料规避了V(V)干扰问题，为复杂工业废液中镓的高效回收提供了新思路。PGNR的化学稳定性与再生性能使其在拜耳液处理等强碱性环境中具有突出应用潜力，对推动稀散金属可持续利用具有重要意义。