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土壤植物互作团队开发一种高效回收稀土金属镧的新型复合材料
发布者：管理员发布时间：2025-03-20作者：张倩茹来源：土壤植物互作团队点击量： 266
近日，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所土壤植物互作团队在农业废弃物资源化利用方面取得重要进展。相关研究成果以“Efficient recovery of rare metal lanthanum from water by MOF‑modified biochar: DFT calculation and dynamic adsorption”为题，发表于土壤科学领域TOP期刊《Biochar》（IF=13.1）上。
稀土元素被誉为“工业维生素”，是不可再生资源，广泛应用于精密化工、军事和农业等领域，其开采过程会产生大量低浓度废水，不仅造成资源浪费，还导致环境污染等问题。传统吸附材料存在容量低、选择性差等问题，亟需开发高效环保的新型吸附剂。
该研究基于化学模拟设计以稻壳生物炭为载体，原位生长铁基金属有机框架，获得了一种新型金属有机框架改性生物炭复合材料。在pH 6.0时，对镧的最大吸附容量达到288.89 mg/g，是原始生物炭的2倍；洗脱后经过4次循环仍保持93%以上的吸附效率，且结构稳定。0.2 g/L的投加量处理江西稀土矿区地表径流水体可将镧浓度降至生态安全阈值（10.1 ng/mL）。动态吸附性能测试结果表明，复合材料在连续流中可稳定运行540分钟，吸附量达121 mg/g。密度泛函理论计算表明复合材料对镧的吸附机制涉及π-π作用和配体交换，Fe-O-La配位键的形成及表面羟基配体交换为主导作用。该成果不仅阐明了金属有机框架-生物炭复合材料的原子级吸附机制，还验证了其在稀土废水处理中的高效性与稳定性，为稀土资源的绿色回收提供了新策略；该方法兼具理论创新与工程应用价值，推动了功能材料设计与环境修复技术的融合，也为农用废弃物资源化利用开辟了新的领域。
中国农业科学院农业资源与农业区划研究所黄琪岚博士生为第一作者，张倩茹研究员为通讯作者。研究得到北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室、中国农业科学院科技创新工程重大任务和科技部中韩青年科学家交流计划等项目的共同资助。
【引文方式】：
Huang Q.L., Zhang Q.R., Zhao S.W., Zhang C.C., Guan H.X., Liu J.Q. 2025. Efficient recovery of rare metal lanthanum from water by MOF‑modified biochar: DFT calculation and dynamic adsorption. Biochar. 7:29.
原文链接：https://doi.org/10.1007/s42773-024-00419-x
