有机废水的有效处理对可持续水资源管理至关重要。高级氧化技术（AOPs）因能生成高反应活性氧化物种，广泛应用于难降解有机污染物的去除。然而，传统矿化导向的AOPs将污染物完全氧化为CO2和H2O，面临氧化剂消耗大、碳排放高、有毒副产物生成等问题，且忽视了废水中有机物的资源回收价值。聚合导向的高级氧化工艺（P-AOPs）可实现污染物去除与资源回收的协同，但聚合产物回收与催化剂再生难以兼顾仍是制约其实际应用的关键瓶颈。为此，华东师范大学生态与环境科学学院徐娟/王维康团队构建了一种层状双氢氧化物NiZn-LDH/过一硫酸盐（PMS）催化体系，通过调控“中性微环境”，为聚合型高级氧化水处理技术带来突破，实现了“污染物选择性聚合去除-聚合产物资源化回收利用-催化剂循环再生”的完整闭环路径。该体系的核心机制在于：NiZn-LDH表面的两性≡Zn(OH)2基团可在反应过程中原位形成自缓冲的中性微环境，从而避免传统体系酸化导致的金属流失，并稳定富集Ni物种，高效活化PMS生成高价Ni(IV)=O活性物种，进而通过质子耦合电子转移（PCET）机制定向诱导酚类污染物发生聚合。生成的聚合产物可通过简单酸洗回收，并进一步用于防腐涂层材料；催化剂则可通过碱性老化处理酸洗液实现近完全再生与循环使用。该系统集选择性污染物去除、聚合产物增值利用与催化剂循环再生于一体，为工业废水处理提供了一种低碳、闭环的新策略。
PS-P-AOPs中聚合产物回收与催化剂再生的示意图
研究发现，NiZn-LDH表面的两性≡Zn(OH)2基团可在反应过程中原位形成自缓冲的中性微环境，从而避免传统体系酸化导致的金属流失，并稳定富集Ni物种，高效活化PMS生成高价Ni(IV)=O活性物种，进而通过PCET机制定向诱导酚类污染物发生聚合。生成的聚合产物可通过简单酸洗回收，并进一步用于防腐涂层材料；催化剂则可通过碱性老化处理酸洗液实现近完全再生与循环使用。在15 L工业焦化废水的验证实验中，该体系实现了COD去除率82.8%、TOC去除率81.6%，回收聚合物0.91 g，催化剂再生率达到97.6%。该系统集选择性污染物去除、聚合产物增值利用与催化剂循环再生于一体，为工业废水处理提供了一种低碳、闭环的新策略。
实际应用评估与闭环水处理策略构建
2026年1月30日，该研究以“Neutral microenvironment-driven catalytic polymerization for closed-loop wastewater treatment and resource recovery”为题发表于国际知名期刊《Nature Water》上。我院徐娟教授、王维康研究员及澳大利亚阿德莱德大学段晓光教授为文章共同通讯作者，我院博士生叶枫为文章第一作者，华东师范大学为论文第一完成单位。该研究受到上海市自然科学基金（23ZR1420000）和国家自然科学基金（22176062）的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1038/s44221-026-00586-0
来源：生态与环境科学学院
