面向痕量核废水净化需求及粉体材料规模化应用瓶颈，天津师范大学化学学院李程鹏教授团队通过造粒成型策略，将功能化晶态粉末（PG-HOFs、P-COFs和P-MOFs）与高分子基质复合，成功制备了用于捕获放射性核素阴离子（⁹⁹TcO₄^–）的34种晶态多孔框架复合珠（CPFs Beads），有效提升了其在连续流、复杂废水体系下的实用性能。该成果以“Facile structuring of crystalline porous framework beads for deep purification of nuclear wastewater”为题，于2025年3月5日发表在National Science Review上。

图1 晶态多孔框架复合珠的合成示意图

基于上述策略构筑的PG-HOF-2/PES对痕量⁹⁹TcO₄^–/ReO₄^–展现出精准捕获能力，其疏水性表面可克服Hofmeister效应干扰，在10分钟内对ReO₄^–的去除率超过99.99%（分配系数K_d = 1.471×10⁷ mL/g），最大吸附容量可达976.9 mg/g。

为验证其实际应用潜力，研究团队进一步开展了动态吸附柱实验。结果显示，1.0 g PG-HOF-2/PES复合珠可连续处理4.8 L预处理低放废液（LAW），净化后Re/Tc浓度远低于世界卫生组织（0.159 ppb）规定的饮用水标准，仅为商业树脂处理后核素浓度的千分之六（同等条件下，溶液经商用树脂Purolite A530E处理后，残留Re浓度为8.498 ppb）。更为关键的是，PG-HOF-2/PES复合珠经多次吸附-脱附循环后仍保持稳定吸附性能，凸显了其在真实废水处理场景中的应用可靠性。此外，该研究中的所有CPF-X/PES复合珠对预处理废液的净化效果均显著优于原始粉体材料，证实了该策略的广泛适用性。

图2 氢键有机框架复合树脂对⁹⁹TcO₄^–/ReO₄^–的深度净化性能

该工作在广度和深度上，为高效、净化核废水提供了普适性策略参考，实现了从基础材料开发到实际水处理应用的链条式研究，推动了纳米吸附技术从实验室向工业级应用转化。第一作者是我校化学学院2022级博士研究生李海若，天津师范大学李程鹏教授和华南师范大学兰亚乾教授为本文的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金面上项目（22171210）和天津市研究生创新科研项目（2022BKY200）等基金支持。

论文链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf080