用花生壳制备的活性炭高效可持续去除环磷酰胺：化学吸附机制

医院药物进入水体为何重要

抗癌药物能挽救生命，但部分药物离开人体后并不会失去活性。常见的化疗药物环磷酰胺会随病人体内代谢产物排出，最终以微量存在于医院废水和河流中。即使在低浓度下，它也可能损害鱼类、藻类及其他水生生物。本研究探讨一个简单但影响巨大的想法：将废弃的花生壳转变为一种强效过滤材料，在药物到达环境之前将其从水中捕获。

从农废到智能水过滤材料

花生壳通常是低价值的农业废弃物，但富含碳。研究人员对当地花生壳进行清洗、干燥并研磨，然后在无氧条件下加热并用氢氧化钾处理。该工艺将壳体转化为一种活性炭，材料内部充满微小孔洞与通道。测量显示，所得活性炭具有极大的内表面积和不同尺寸的孔隙网络，为污染物分子吸附提供了大量位点。

新材料如何清除有毒药物

团队测试了花生壳活性炭在不同条件下去除水中环磷酰胺的能力。他们改变了炭用量、水的酸碱度、初始药物浓度和接触时间。以适中用量吸附剂并接触一小时，当起始浓度在每升不超过40毫克时，该材料去除率超过98.5%。值得注意的是，清除性能在较宽的pH范围内都保持很高，包括接近中性、类似真实医院废水的条件。这意味着该过程可在不额外投加调节剂的情况下运行，从而降低成本并减少二次污染物产生。

微观层面发生了什么

为了弄清材料高效的原因，研究人员对其结构和表面化学进行了详细表征。电子显微镜图像显示出凹凸不平、坑洼的表面以及众多互联的孔隙，水和药物分子可以深入其中。光谱分析显示碳表面带有含氧基团和芳香环，这些基团可与环磷酰胺发生强相互作用。通过分析药物在碳表面吸附的速率和强度，研究团队认为分子在表面形成单层且堆积紧密，并通过特定的化学吸引力结合，而不仅仅是弱的物理作用。

效率、热效应与再利用

进一步的测试考察了温度和重复使用对性能的影响。去除过程在较高温度下表现更佳且自发进行，表明药物与碳表面之间发生了吸热的化学驱动反应。当研究人员用醇类试图再生活性炭并多次重复使用时，经几轮后其仍然能捕获大部分药物，但效率从约98%逐步下降到约75%。即便如此，花生壳活性炭的低成本与简单制备使其在大规模应用中仍具有吸引力。

通往更清洁医院废水的简单路径

简单来说，这项工作显示出普通的花生壳可以被转化为一种高效且经济的过滤材料，用于去除目前处理设施难以截留的强效抗癌药物。该材料能够在接近中性的水中快速捕获环磷酰胺，且去除水平与真实医院排放相关。由于花生壳来源丰富且廉价，这种方法为降低医疗活动对生态的风险、减少危险药物进入河湖的负担提供了一条切实可行且可持续的路径。

引用: Aşçıoğlu, Ç., Bulduk, İ. & Türk Baydır, A. Highly efficient and sustainable removal of cyclophosphamide with activated carbon produced from peanut shells: chemical adsorption mechanism. Sci Rep 16, 15388 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43552-2

关键词: 环磷酰胺, 活性炭, 花生壳, 制药废水, 水处理