近日，药学院/现代中药产业学院、西南特色中药资源国家重点实验室谭玉柱副教授课题组，以川芎药渣为原料开发了一种能同时吸附脱除多种重金属的新型壳聚糖改性磁性生物炭（CMBC），并在重金属自然污染水体中成功应用。相关成果于2024年5月10日在《Bioresource Technology》（中科院1区，TOP期刊）上以“Novel chitosan-modified biochar prepared from a Chinese herb residue for multiple heavy metals removal: Characterization, performance and mechanism”为题在线发表了研究性论文。药学院/现代中药产业学院2021级硕士王程玖为论文第一作者，谭玉柱副教授、彭成研究员、郑川教授为共同通讯作者，药学院/现代中药产业学院、西南特色中药资源国家重点实验室为第一单位。

重金属由于其毒性、内在持久性和生物富集性，对人类健康和生态系统构成严重威胁。开发选择性强、吸附量大、检测灵敏度高、稳定性好的多功能吸附剂，既能降低治理成本，又能提高治理效能。生物炭（Biochar）因其高表面积、富含官能团、环境友好、成本低廉、可再生利用等优势，被认为是最具前途的吸附剂之一。随着我国中医药产业发展，中药渣产量逐年递增。据统计，我国中药渣年排放量可达7000万吨，传统处理方式（如焚烧、填埋、堆放等）不仅造成二次污染，而且导致大量资源浪费。愈加突出与严重的药渣排放和处理问题，正制约着中药制药行业的发展。因此，亟需一种减量化、无害化、资源化处置途径，促进中药产业的提质增效，实现中药资源产业向资源节约和环境友好的循环经济产业模式转变。课题组致力于药物资源发现及中药资源循环利用研究，本研究以川芎药渣为原料，通过生物质预热解、Fe₃O₄和壳聚糖（CTS）改性制备壳聚糖改性磁性生物炭（CMBC）。系统研究了影响重金属Cr(VI)、As(III)和Pb(II)吸附性能的关键因素，包括初始pH、吸附剂用量、环境温度、接触时间、初始浓度、离子强度和共存物质。此外，通过在自然污染水体中的可再生和可重复使用的测试验证后，材料在多种实际水体中表现出广阔的应用前景。多种表征方法结合密度泛函理论（DFT）计算探索了CMBC吸附重金属的机理。

本研究改变了传统中药渣处理方式，“物尽其用、变废为宝”，为中药渣提供一种资源化处理路径，更为重金属吸附剂材料开发提供参考。

该研究得到四川省自然科学基金创新研究群体（2023NSFSC1994）、国家中医药多学科交叉创新团队（ZYYCXTD-D-202209）以及四川省中医药科技产业创新团队（2022C001）等项目的资助。

全文链接：

https://doi.org/10.1016/j.biortech.2024.130830

供稿：药学院/现代中药产业学院、西南特色中药资源国家重点实验室谭玉柱课题组