你可能不知道，日常用的抗生素废水里藏着“生态炸弹”——比如四环素，这种广泛用于畜禽养殖和人类医疗的广谱抗生素，若未经处理排入河流，会通过食物链在鱼、虾体内积累，甚至威胁人类健康。传统光催化技术虽能降解，但催化剂容易“抱团”失效，还难从水里捞出来重复用。我国天津工业大学团队最近在《Frontiers of Chemical Science and Engineering》期刊上亮出“新招”：用天然纤维素和壳聚糖做成“海绵骨架”，再“种”上硫化铟锌纳米颗粒，制成能“边吸边降解”的新材料，阳光下4小时能去掉91.5%的四环素，重复用8次还能保持72%的效率。

传统光催化的“卡脖子”难题：难回收、效率低

光催化降解是目前处理抗生素废水的“明星技术”——催化剂吸收光能后，能产生自由基“撕碎”污染物分子。但常用的粉末状催化剂（比如硫化铟锌）有两大硬伤：一是纳米颗粒太小，容易“抱团”成块，反应面积骤减；二是降解完后像撒在水里的面粉，根本捞不回来，反而可能造成二次污染。更头疼的是，单纯靠光催化，污染物浓度低时反应慢，浓度高时又容易“糊”在催化剂表面，效率反而下降。

天然海绵“搭台”：吸附+光催化“双剑合璧”

团队想到了“组合拳”策略：用天然高分子材料（纤维素和壳聚糖）做“海绵骨架”，既当“吸附手”又当“固定架”。具体怎么做？先把纤维素和壳聚糖分别制成黄原酸盐溶液，混合后加入锌、铟的金属盐，再通过水热反应让黄原酸盐分解，释放硫离子与金属离子结合，原位“长”出硫化铟锌纳米颗粒（直径约15nm），同时形成多孔海绵结构（孔径150-500μm，像块“蜂窝糖”）。

这样的设计有多聪明？纤维素和壳聚糖表面有大量羟基、氨基，像“小钩子”一样，能通过静电吸引和氢键快速“抓住”四环素分子；而硫化铟锌纳米颗粒均匀“钉”在海绵骨架上，吸收阳光后产生电子-空穴对，生成超氧自由基（•O2⁻）和空穴（h⁺）等“降解武器”，把吸附的四环素一步步分解成二氧化碳和水。简单说，就是“先吸过来，再降解掉”，形成循环工作模式。

实验结果：阳光4小时去九成，重复用8次仍能打

测试数据让人眼前一亮：在10mg/L的四环素溶液中，这种复合海绵（叫ZnInCCS）在阳光下照240分钟，去除率高达91.5%，比单纯用硫化铟锌粉末（70%）和普通海绵（无降解能力）强得多。更绝的是它“边吸边降解”——吸附饱和后，光催化分解污染物，腾出“小钩子”继续抓新的四环素，效率比“先吸附再降解”模式高21.5%。

耐用性也经得住考验：重复用8次后，去除率还剩72%。团队用电子显微镜观察发现，硫化铟锌纳米颗粒依然牢牢“长”在海绵骨架上，结构没明显变化。户外实测更接地气：夏天把它泡在户外的四环素溶液里，150分钟降解率达到90%，证明在真实环境里也能“干活”。

小遗憾与大方向：向复杂废水“进军”

当然，技术还有优化空间。比如，四环素浓度升到30mg/L时，去除率会下降，可能是“小钩子”被污染物“堵”住了；多次使用后效率降低，需要更彻底的再生方法（比如把海绵切成小块）。团队下一步打算优化制备工艺，让材料能同时处理含多种污染物的复杂废水，还要探索在工业污水处理中的规模化应用。

这种“天然材料+光催化”的设计，既解决了传统催化剂难回收的问题，又用“吸附-降解”协同效应提升了效率，为抗生素废水治理提供了更环保、更实用的新思路。未来，或许在污水处理厂的水池里，这种“会降解的海绵”能成为阳光驱动的“净化小卫士”，让抗生素污染不再是“生态炸弹”。

来源: 化学工程前沿FCSE