吡唑-四唑杂化载体膜对Zn2+的选择性传输机制及环境医学应用研究

研究人员针对锌资源回收与环境污染治理需求，开发了含吡唑-四唑杂化载体的液态膜（ML）和固态膜（MS）。实验表明，两种膜对Zn2+具有显著选择性（渗透通量分别达6.1×10-4和1.88×10-2 mol·h-1·m-2），其中MS膜热稳定性达330°C但选择性略低。该研究为连续化锌分离及COVID-19辅助治疗材料开发提供新思路。

　　

锌作为关键微量元素，在医药（如COVID-19辅助治疗、阿尔茨海默病）和工业领域需求激增，其价格在2020-2022年间翻倍。传统液-液萃取法存在间歇操作、再生困难等缺陷，而膜技术凭借连续化、低能耗优势成为研究热点。摩洛哥穆罕默德一世大学（University Mohamed 1^st）联合法国布雷斯特大学（University of Brest）及法国国家科学研究中心（CNRS）团队在《Materials Science and Engineering: B》发表研究，设计出基于吡唑-四唑杂化载体的创新膜材料。

研究采用光聚合技术将5-甲基-1-((2-丙基-2H-四唑-5-基)甲基)-1H-吡唑-3-基)甲基丙烯酸酯单体固载于聚丙烯腈（PAN）支撑体上制备固态膜（M_S），对比传统二氯甲烷（CH₂Cl₂）液态膜（M_L）。通过核磁共振（¹H NMR）和质谱（ESI+）表征载体结构，采用渗透实验评估金属离子选择性。

材料与表征
固态膜通过紫外光引发聚合形成非对称无定形结构，热重分析显示其耐温达330°C，显著优于液态膜。

传输性能
中性pH、25°C条件下，M_S膜对Zn²⁺的渗透通量达1.88×10^-2 mol·h^-1·m^-2，是M_L膜（6.1×10^-4 mol·h^-1·m^-2）的30倍，但对Cu²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺和Co²⁺的选择性系数较低，表明载体在固相中空间位阻效应增强。

结论与意义
该研究首次实现吡唑-四唑杂化载体在固/液两相膜中的协同应用，M_S膜的高通量特性适合工业级锌回收，而M_L膜的高选择性可用于医疗废水处理。作者Tarik Harit等指出，该技术为膜分离市场（预计2030年达625亿美元）提供新型功能材料，同时助力锌资源循环利用与突发公共卫生事件（如COVID-19）的医疗物资保障。