导语

        针对医院废水中染料污染物与致病菌共存、成分复杂的治理难题，四川大学赵长生、赵伟锋团队提出了一种协同治理的新策略。该团队设计了一种具有双极性位点与近红外（NIR）响应能力的聚氨酯复合微球（PUCD）。该材料不仅能高效吸附异电性染料，更创新性地通过光热效应诱导微孔收缩，实现了对细菌的物理原位捕捉。相关成果发表于Chinese Journal of Polymer Science，为复杂废水的深度净化及公共卫生风险防控提供了重要的高性能聚合物方案。

创新成果

• 该研究的核心创新在于构建了一种兼具化学吸附与物理捕获能力的智能响应聚氨酯材料（图1）。该团队在聚氨酯（PU）骨架中引入阴离子基团，并掺杂经阳离子化改性的碳纳米管（CNTs），成功打破了传统吸附剂因电荷单一而难以同步吸附阴/阳离子染料的限制，实现了对异电性染料的高效去除。

• 此外，利用碳纳米管优异的光热效应，PUCD微球在近红外光照射下能产生局部温升，驱动聚氨酯链段运动并导致微米级孔道发生可控收缩，这有利于水体中的细菌被锁定在微球内部。该策略不仅病原体捕获率高达99%以上，且相比于传统化学杀菌手段，这种物理捕捉方式有效避免了细菌细胞破裂释放内毒素（LPS/LTA）及抗性基因导致的二次污染风险，实现了对复杂污染物的安全、协同处理。

  

图1. 智能响应型PUCD微球结构设计及双功能净化机制的示意图（a）PUCD微球的组成示意图；（b）NIR触发细菌捕获与染料吸附机制以及有机染料的广谱吸附与可持续回收的可逆脱附过程；（c）医院废水处理的实际应用场景示例

总结与展望

        本研究通过双极性吸附、高孔隙度与光热诱导物理捕获的协同机制，为多功能响应型高性能聚合物材料的开发提供了创新思路。实验表明，PUCD微球对甲基蓝等染料的去除率高达98.3%，并在5次循环后仍保持83.3%的吸附性能；对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的捕获效率均超过99%，且能有效抑制细菌毒素释放。这不仅在理论上拓展了智能微球在复杂体系分离中的应用研究，在实际场景中，也为医院废水的高效净化以及保护生态安全提供了切实可行的解决方案，具有重要的环境健康应用价值。

研究背景

        医院废水作为一类典型的高风险点源污水，其治理一直面临巨大挑战。废水中不仅含有多种具有不同性质的有机染料（如亚甲基蓝、结晶紫等），同时还包含大量耐药致病菌。目前，许多废水处理技术如吸附法、膜分离法以及氯消毒法等，都存在工艺复杂、成本高昂等缺陷，并且都存在破坏细菌细胞，导致内毒素及抗生素耐药基因释放的释放，引发更难处理的二次污染，造成严重的生态风险。因此，迫切需要开发一种既能高效吸附染料，实现阴/阳离子染料同步去除，又能安全捕捉病原体的一体化智能响应性材料，以应对日益严峻的水环境治理需求。

      本文相关成果发表于Chinese Journal of Polymer Science，为“2026 Rising Scholars”特约稿件，论文共同第一作者为四川大学博士生陈诗帆和四川大学本科生苏佳琳，通信联系人为赵长生教授和赵伟锋教授。

Citation:  

Chen, S. F.; Su, J. L.; Zhang, S. X.; Hu, Z.; Bao, J. X.; Cha, X. Y.; Zhao, W. F.; Zhao, C. S. Bipolar and NIR-responsive polyurethane microspheres as a bifunctional adsorbent for simultaneous capture of bacteria and removal of dyes. Chinese J. Polym. Sci. 2026, 44, 315–330.