离子交换与吸附具有简单高效便宜的特点被广泛用于水体中重金属离子的去除，尤其是针对废水中低浓度重金属离子的提标减排，具有极好的应用实践价值。课题组前期开发的吸附材料(Water Research 2018, 143, 87-98)能实现高盐废水中重金属离子的深度去除，但是其低耗、绿色再生是其工业化应用的迫切需求。强酸、强碱能够实现吸附材料有效再生，但是化学试剂成本高、易造成二次污染、有安全风险。因此，chemical-free再生方式引起了国内外学者的广泛关注。
张炜铭教授团队开发了一种新型温敏性金属有机框架材料(A-MIL-121)，实现了常温吸附重金属离子和高温脱附重金属离子的可逆转换，即通过水温调控可实现吸附材料的吸附/再生。首次研究发现，A-MIL-121材料含有两种结构类型的羧基：游离羧基和二聚体缔合羧基。进一步研究揭示，游离羧基在常温下吸附重金属离子；二聚体羧基在高温下断裂氢键后提供H+，可脱附游离羧基上吸附的重金属离子。该材料广泛适用于多种重金属(Cu2+, Pb2+, Ni2+等)，并在数十次的吸附/再生循环过程中性能和结构稳定。相比于传统的强酸再生，热水再生可以显著降低经济成本和提高技术适用性。本研究提供了一种通过温度改变调控材料H+释放的策略，为chemical-free再生绿色吸附剂的开发和设计提供了新思路。
上述研究成果以“Temperature Regulated Adsorption and Desorption of Heavy Metals to A-MIL-121: Mechanisms and the Role of Exchangeable Protons”为题，近日被环境领域知名期刊Water Research（https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.116599）正式接收。课题组博士生计成汉为该论文第一作者，张炜铭教授为通讯作者，主要合作者包括南京农业大学陆隽鹤教授。本研究得到国家重点研发计划(2017YFE0107200)等资助。