聚合物包埋微球(PIBs)的开发与应用：从模拟工业电镀废液中高效回收Zn(II)的创新策略

本研究针对电镀废水重金属污染治理与资源回收难题，开发了直径>500 μm的聚合物包埋微球(PIBs)，通过微流控技术优化制备含30:70质量比PVC/D2EHPA的球形微球，在pH 3.0条件下实现Zn(II)高效选择性提取（对Cu(II)/Ni(II)选择性系数>100），经7次循环仍保持稳定性能，为工业废水处理提供了新型环保材料。

　　

随着工业活动加剧，电镀废水中的锌污染已成为严峻的环境问题。传统溶剂萃取(SX)技术虽能回收重金属，但存在有机溶剂毒性大、成本高等缺陷；离子交换(IX)树脂则面临选择性差、再生困难等瓶颈。更棘手的是，现有聚合物包容膜(PIMs)因比表面积有限导致分离效率低下，难以满足工业化需求。在这一背景下，墨尔本大学（The University of Melbourne）化学学院的研究团队创新性地开发了聚合物包埋微球(PIBs)技术，相关成果发表于《Separation and Purification Technology》。

研究采用微流控相转化法这一关键技术，通过系统优化微球溶液浓度（4-22 w/v%）、脱溶剂高度（60-75 cm）、不锈钢管尺寸（ID 0.5-1.5 mm）等参数，成功制备出直径达620±5 μm的球形PIBs。结合热重分析(TGA)和扫描电镜(SEM)表征手段，证实微球具有均匀的纳米孔道结构和70 wt%二(2-乙基己基)磷酸(D2EHPA)负载量，远超传统PIMs的承载极限。

在"优化PIBs制备"部分，研究发现16 w/v%聚合物溶液浓度配合1.2 mm内径不锈钢管可形成单分散微球；5 w/v% NaCl脱溶剂液则能平衡球形度与粒径控制。关键突破在于将D2EHPA含量提升至70 wt%仍保持机械稳定性，这得益于微球结构对萃取剂的包容作用。

"Zn(II)提取性能"研究显示，70 wt% D2EHPA的PIBs对pH 3.0溶液中Zn(II)的负载量达48.4±1.5 mg/g，较50 wt%配方提升51%。通过7次提取/反萃循环实验，证实微球在1.0 M HCl反萃条件下保持99.8%的锌回收率，TGA证实D2EHPA流失率<0.3%。

在"工业废水处理应用"中，PIBs对含Cu(II)/Ni(II)/Fe(III)的模拟电镀废水展现出卓越选择性。虽然2.9 mg/L Fe(III)会竞争结合位点，但通过Na₂HPO₄沉淀预处理后，Zn(II)提取效率提升至88%，且完全不被Cu(II)/Ni(II)干扰。

该研究开创性地将PIBs尺寸突破至工业适用范围（>500 μm），其表面积是传统PIMs的40倍，初始传质速率达2.63×10^-4 mol·s^-1·kg^-1。这种兼具高选择性、强稳定性和低成本特性的新材料，为电镀废水重金属回收提供了革命性解决方案，同时为液膜分离技术的工业化应用铺平了道路。研究团队特别指出，未来通过优化微球堆填方式，可进一步降低分离柱的液压阻力，推动该技术走向实际工程应用。