新加坡高校将石榴皮转化为高效净水材料

新加坡国立大学（National University of Singapore）化学系科研团队取得了一项突破性进展：他们成功将餐饮废弃的石榴皮转化为高性能纳米碳材料，用于高效净化受污染水体。该研究由李山教授（Professor Sam Li）领导，开发出的纳米级材料无需使用强腐蚀性化学试剂，即可从水中去除超过94%的有毒工业污染物——4-酚（4-Nitrophenol, 简称4-NP）。

攻克持久性有机污染物治理难题

4-酚广泛应用于农药、制药和染料的生产过程中，常随工业废水排放进入水体。由于其具有高水溶性和化学稳定性，这种污染物能在河流、湖泊等水生环境中长期存在，并通过食物链富集，对生态系统和人类健康构成严重威胁。长期暴露于该物质可能导致神经系统、肝脏和肾脏损伤，因此被各国监管机构列为有害污染物。

目前，去除4-酚的主流方法包括化学氧化法和生物处理法。尽管这些技术有效，但往往存在能耗高、成本昂贵或难以规模化等局限。部分工艺需要持续投入化学药剂，或产生需额外处理的二次副产物。虽然基于碳材料的吸附法提供了更简单的替代方案，但许多传统活性炭材料依赖复杂的化学活化过程，限制了其环境友好性和经济可行性。

废弃果皮变身为纳米级吸附剂

新加坡国立大学团队提出的解决方案巧妙规避了上述痛点。研究伊始，团队从新加坡当地市场收集石榴皮废弃物，在600摄氏度的受控条件下将其转化为生物炭（Biochar），随后通过球磨和水超声处理进一步将其细化为纳米颗粒。这一创新工艺全程无需添加化学活化剂。

生成的纳米生物炭拥有巨大的比表面积和适宜的多孔结构，能够高效捕获4-酚等小分子有机物。研究第一作者、新加坡国立大学博士生Kustomo表示：“我们希望开发一种能有效去除持久性污染物且不依赖强化学试剂的材料。通过在纳米尺度进行操作，我们在保持工艺简单可持续的同时，显著增加了材料的活性位点数量。”

将材料细化至纳米级，暴露出更多的反应表面位点，使得4-酚分子能更快、更有效地与材料结合。这不仅提升了去除性能，还维持了相对简捷的生产流程。

高效吸附与循环再生能力验证

在实验室测试中，研究人员将纳米生物炭加入含有4-酚的水样中。在优化条件下，仅需90分钟即可去除超过94%的污染物。该材料通过表面吸附机制快速净化水体。

此外，团队还验证了材料的可重复使用性。每轮净化后，研究人员使用氢氧化钠溶液清洗纳米生物炭以解吸 trapped 的污染物，使其恢复吸附能力。经过三轮循环使用后，该材料对4-酚的去除率仍保持在85.76%以上，证明了其在多次使用中仍能维持大部分性能。相关研究成果已于2026年1月16日发表在《环境纳米技术、监测与管理》（Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management）期刊上。

目前，新加坡国立大学团队正将该材料应用于真实废水样本的测试中，以应对比合成溶液更复杂的污染物混合体系。下一步的重点在于扩大生产规模，并将该材料整合到现有的水处理系统中。若实施成功，这一方法有望为工业废水处理提供一种更具可持续性和成本效益的解决方案，同时实现农业废弃物的价值转化。

对于中国环保产业而言，这一技术路线提供了极具参考价值的启示。中国作为石榴种植和生产大国，每年产生大量果皮废弃物，若能借鉴此类“变废为宝”的低成本纳米材料制备工艺，结合国内成熟的活性炭及水处理装备制造能力，有望在工业废水深度处理领域开辟新的细分市场。关键在于突破规模化制备中的成本控制与稳定性难题，推动实验室成果向工业化应用转化。