新发现！高效又安全的重金属提取剂！

材料牛注：来自埃因霍芬理工大学的研究团队发现一种新的重金属提取剂，它比以往的溶剂更加快速、安全、环保，作为欧洲造纸工业项目的一部分，它的潜力非常巨大。想了解它的发展历程吗？下面就让我们一探究竟。

三只试管的下层液体是纯净水，上层是运用该种低共熔溶剂（DES）分离出的含金属离子的液体，液体中所含元素从左到右依次是：钴、铁以及钴、铜、镍、锌的混合体。从图中，我们可以看出，这些重金属离子被明显地分离出来。——来自埃因霍芬理工大学

目前，用来从水中分离出金属的提取剂均存在一些缺点：安全风险高、净化过程慢、价格昂贵亦或不够环保。而埃因霍芬理工大学的研究人员日前生产出一种新的提取剂，这种提取剂快速、安全、易于制取、价格低廉，并且比以往的提取剂污染性更小。研究者们相信，无论是对工业、水质净化以及稀有金属的回收等各方面，它的潜力都是巨大的。此项成果已经发表在自然科学期刊Chemical Communications.上。

从水中提取金属的传统方法是使用易挥发的有机溶剂，这类溶剂虽然效果不错，但是存在安全风险并且大多有毒。基于这些问题，科学家们开始致力于寻找更好的替代品。直至上世纪末，离子液体形式的替代品才被发现。然而，这类物质还是问题颇多：粘度过大、难以生产，并且仍然需要有机溶剂的参与，这使得他们非常昂贵。

而在去年，Dannie van Osch 和 Lawien Zubeir团队发现一类新的提取剂：疏水性（防水）低共熔溶剂（DES）。其生产过程简便易行：将元素混合，再经几个小时的晃动便大功告成。

这种溶剂是如何在几秒钟之内将诸如镍、铁这类重金属离子从水中提取出来的呢？Van Osch给出了答案：通过强烈晃动混合液，溶剂充分吸收金属离子，并且由于溶剂良好的疏水性，它可以立即浮于水面之上。接下来的溶剂与水的分离便轻而易举。还有一点，它不易挥发，因此也几乎不存在安全风险。

低共熔溶剂于2003年被发现。这种神奇的物质令化学家们兴奋不已。该物质由两种固体混合而成，在通常情况下，两种固体混合不会发生任何反应，但是一旦他们变成液态，物质的混合便很容易实现，这就是低共熔溶剂（DESs）形成的原理。自从2003年以来，关于DES的研究爆炸性的增长，这也显示出他们具有各类特殊的性能。

然而，这种低共熔溶剂（DESs）却有一个严重的缺点：易溶于水。易溶于水的物质不能从水中提取出来，何谈做净水剂。DES中的两种组分已经被约定为具有高的水溶性，所以对于疏水性DES的发现并不被大家所期望。“起初，我们认为这是不太可能的。” Van Osch说道。但是无论怎样，就在去年，他们的团队还是成功了。

来自埃因霍芬理工大学的这些研究者们不仅仅将疏水的DESs用于提取金属、净化水质，还用它有效地捕捉了CO₂。当然，它的研究远远不止于此。“这是一项突破，它的潜力非常巨大，” Van Osch和 Zubeir兴奋地说。他们相信，他们的发现将在世界范围内带来又一轮爆炸性的研究。

然而，让这类DES成为成熟的商品或许还需要至少十年的时间。其中一个障碍是他们期望将所有的金属盐都提取出来。金属在水中基本都是以金属盐形式存在，比如氯化钴，在水中分解为钴离子和氯化物，Van Osch团队目前只能将钴从水中充分提取出来，而氯化物却有部分残留。

这背后还有另一项更广泛的研究项目：通过使用低共熔溶剂，使得造纸行业更加可持续以及高效节能。该研究项目已被欧洲造纸业以及EU所支持立项。DES已经被证明是一种处理造纸原料“木质纤维素”全新方法的基础。

原文链接：Fast, safe solvent for metal decontamination discovered

文献链接：Removal of alkali and transition metal ions from water with hydrophobic deep eutectic solvents

本文由编辑部杨超提供素材，刘冠旗编译，黄超审核；点我加入材料人编辑部。