面向痕量核廢水凈化需求及粉體材料規模化應用瓶頸，天津師范大學化學學院李程鵬教授團隊通過造粒成型策略，將功能化晶態粉末（PG-HOFs、P-COFs和P-MOFs）與高分子基質復合，成功制備了用于捕獲放射性核素陰離子（99TcO4–）的34種晶態多孔框架復合珠（CPFs Beads），有效提升了其在連續流、復雜廢水體系下的實用性能。該成果以“Facile structuring of crystalline porous framework beads for deep purification of nuclear wastewater”為題，于2025年3月5日發表在National Science Review上。
圖1 晶態多孔框架復合珠的合成示意圖
基于上述策略構筑的PG-HOF-2/PES對痕量99TcO4–/ReO4–展現出精準捕獲能力，其疏水性表面可克服Hofmeister效應干擾，在10分鐘內對ReO4–的去除率超過99.99%（分配系數Kd = 1.471×107 mL/g），最大吸附容量可達976.9 mg/g。
為驗證其實際應用潛力，研究團隊進一步開展了動態吸附柱實驗。結果顯示，1.0 g PG-HOF-2/PES復合珠可連續處理4.8 L預處理低放廢液（LAW），凈化后Re/Tc濃度遠低于世界衛生組織（0.159 ppb）規定的飲用水標準，僅為商業樹脂處理后核素濃度的千分之六（同等條件下，溶液經商用樹脂Purolite A530E處理后，殘留Re濃度為8.498 ppb）。更為關鍵的是，PG-HOF-2/PES復合珠經多次吸附-脫附循環后仍保持穩定吸附性能，凸顯了其在真實廢水處理場景中的應用可靠性。此外，該研究中的所有CPF-X/PES復合珠對預處理廢液的凈化效果均顯著優于原始粉體材料，證實了該策略的廣泛適用性。
圖2 氫鍵有機框架復合樹脂對99TcO4–/ReO4–的深度凈化性能
該工作在廣度和深度上，為高效、凈化核廢水提供了普適性策略參考，實現了從基礎材料開發到實際水處理應用的鏈條式研究，推動了納米吸附技術從實驗室向工業級應用轉化。第一作者是我校化學學院2022級博士研究生李海若，天津師范大學李程鵬教授和華南師范大學蘭亞乾教授為本文的共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金面上項目（22171210）和天津市研究生創新科研項目（2022BKY200）等基金支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf080
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