磷是生物體生長和新陳代謝所必需的營養素，廣泛存在于自然界中。然而，由于農業和工業活動，過量的磷進入水生系統，引發嚴重的環境后果，特別是富營養化。世界各國都頒布了控制磷排放的法規。例如，中國規定城市廢水中的磷濃度不應超過0.5毫克/升。當前迫切需要制定有效的磷污染控制策略。同時，致病菌對水質安全也是重要的風險來源，但傳統除磷材料難以同時應對致病菌的威脅。
具有抗菌功能的磷吸附材料吸附機理示意圖。農業農村部成都沼氣所供圖
近日，農業農村部成都沼氣科學研究所秸稈資源化利用創新團隊報道了一種利用三元低共熔溶劑一步合成具有抗菌功能的磷吸附材料的新方法。相關研究成果發表于《先進復合與雜化材料》（Advanced Composites and Hybrid Materials）。
現有磷吸附材料普遍存在功能單一問題，無法應對污水處理中病原微生物滋生和生物膜形成的挑戰。該研究創新性地采用由葡萄糖—尿素—氯化鑭組成的三元低共熔溶劑作為前驅體與反應介質，通過一鍋溶劑熱法合成出生物質炭片負載的碳酸鑭納米線。該復合材料整合了磷吸附與抗菌功能，磷吸附容量達90mg/g，對金黃色葡萄球菌抗菌作用達99%；而鑭離子浸出濃度<0.09mg>
所獲復合材料具有二維層狀結構，碳酸鑭納米線均勻分散其中。其在1g/L投加量下對沼液（磷濃度從83mg/L降至<0.05mg>99%）均展現卓越除磷性能，特別適用于實際復雜共存體系或低濃度磷酸鹽溶液的吸附處理。
吸附機理研究表明，配體交換誘導的內層絡合主導磷酸鹽吸附過程，生物質炭片表面的含氮官能團可增強對磷酸根親和力。此外，基于碳酸鑭的納米線形貌特征，所制備復合材料對溶液中金黃色葡萄球菌具有高效滅活能力（抗菌率達99.99%）。
該復合材料可用于去除磷過量的沼液和池塘水中的磷，同時也適用于污水處理廠深度除磷、富營養化水體修復等方面。該研究為功能性低共熔溶劑的利用及磷吸附材料的制備提供了新策略。
相關論文信息：https://doi.org/10.1007/s42114-025-01397-9
