综述：水凝胶基吸附剂在分析化学特定应用中的里程碑——面向可持续环境教育

本综述系统阐述水凝胶基吸附剂在分析化学与环境修复中的前沿进展，重点探讨其作为绿色吸附材料在污染物萃取（SPE/dSPE/d-MSPE）和去除（如重金属/有机微污染物）中的独特优势，包括三维网络结构、高亲水性（-OH/-COOH等官能团）、生物相容性及可回收性，同时涵盖合成方法的环境影响评估、经济分析及可持续教育的社会意义。

　　

水凝胶基吸附剂：绿色分析化学的革新材料

Abstract
水凝胶基吸附剂凭借高吸水性和生物相容性，成为环境污染物（如重金属和有机微污染物）选择性萃取与去除的理想材料。其多功能特性满足复杂环境条件下的应用需求，推动分析化学向可持续发展迈进。

Introduction
水凝胶是由亲水基团（-OH、-NH₂、-COOH等）构成的三维网络聚合物，可吸收超过自身重量的水分。天然聚合物（如淀粉、海藻酸盐）因其生物可降解性和低毒性成为优选原料。普林斯顿团队开发的环保水凝胶兼具柔韧性与机械强度，可应用于药物递送、农业甚至人工肌肉领域。在分析化学中，水凝胶通过尺寸排阻效应（小分子进入网络而大分子被阻隔）显著提升复杂基质（如血液）的净化效率，并减少有机溶剂消耗。

Synthesis of hydrogel-based sorbents
合成方法注重环境友好性，例如将氧化石墨烯（GO）和碳纳米管（CNTs）嵌入水凝胶以增强比表面积和π-π相互作用。此类复合材料已成功用于固相萃取（SPE）、磁分散萃取（d-MSPE）等技术。

Ecotoxicology evaluation
生态毒性研究尚少，但已有案例显示含木质素的交联水凝胶对蚯蚓（Eisenia fetida）具急性毒性，需进一步优化生物相容性。

Specific applications in extraction
近五年研究显示，水凝胶在绿色分析化学（GAC）中表现卓越。例如，某复合水凝胶用于血液药物分析时，检出限（LOD）低且可重复使用10次以上，显著减少固相萃取（SPE）常见的柱堵塞问题。

Environmental remediation
水凝胶在环境修复中可吸附重金属（如Pb²⁺、Cd²⁺）和染料污染物，其功能化设计（如pH响应性）进一步提升效率。某案例中，改性水凝胶对亚甲基蓝的吸附量达1200 mg/g。

Economy analysis
成本取决于原料和合成能耗，但水凝胶的可再生性（如普林斯顿团队的可回收设计）能降低长期使用成本。

Education for sustainability
绿色化学教育需融入系统思维，强调社会参与。公众环保意识提升可推动科学家开发更可持续的材料。

Future outlook
密度泛函理论（DFT）将助力水凝胶结构优化，而仿生设计（如人工肌肉）或开辟新应用场景。当前需解决机械强度与生物降解性的平衡问题。

Conclusions
水凝胶基吸附剂在分析化学和环境修复中展现出巨大潜力，但其规模化应用仍需克服合成成本、生态毒性等挑战。跨学科合作与公众教育将是推动该领域发展的关键。