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去污只需1分鐘!快速處理染料廢水的新材料

文章出處:廣州聯莊科技有限公司 人氣:-發表時間:2019-04-09

德科納米訊,推動污水處理技術進步的因素不僅包括生物工藝、機械設備的優化,還在很大程度上取決于材料化學領域的突破。最近,蘭州大學功能有機分子化學國家重點實驗室和俄羅斯人民友誼大學(RUDN)的化學家研發了一種納米混合催化劑,可以快速去除污水中的頑固有機染料,這種催化劑不需要任何額外的強侵蝕性溶劑。研究成果發表在“Inorganic Chemistry”上。


處理染料廢水

 

快速處理染料廢水的新材料

 

工業塑料、纖維和其他材料的染色可能需要使用有毒的有機染料。處理含有染料的廢水一般使用化學方法,例如用混凝劑加快染料分子的沉淀,但產生的污泥仍需要后續處理;另外也可使用臭氧對染料進行分解,但該技術成本不菲。我國蘭州大學劉偉生教授和唐瑜教授聯合RUDN的化學家,研制了一種成本更低、更環保的染料廢水處理技術。

 

他們采用了一種稱為納米金屬有機骨架(NMOF),即將納米技術引入到金屬有機骨架(Metal-Orgainc Frameworks,MOFs)材料中制成的混合納米材料。NMOF如今已經是材料科學界的一個熱門研究領域,這種材料除了具備傳統MOF晶體材料可設計性的優點之外,還兼備納米材料獨特的物理、化學特性,具有優異的吸附、傳質和催化性能,因此被認為在生物醫藥、物質分離、化學傳感器、磁共振成像等方面都具備潛在的應用價值。

 

新型NMOF概念圖

 

研究員用這種納米材料作催化劑,對含有亞甲藍(methylene blue)、剛果紅(congo red)、甲基橙(methyl orange)等有機染料的污水進行實驗,結果顯示,這種和混合納米材料能夠快速去除水中的染料:甲基橙在1分鐘左右的時間內失活,一種叫羅丹明6Grhodamine 6G)的穩定熒光染料也在幾分鐘內被中和。研究團隊還稱,這種新材料在首次使用之后性能沒有損失,他們認為可能在重復使用超過5次以上時它的催化效果才會有所削減。

 新型NMOF將染料中的4-硝基苯酚還原為4-氨基苯酚過程中(不同時長)紫外-可見吸收光譜


 

新型NMOF催化還原有機染料的機理示意圖

 

RUDN化學系的Alexander Kirillov博士表示:“我們的研究工作改善了原有材料的功能屬性,將促進新材料在綠色化學領域的應用。我們將繼續研究,希望在未來獲得可以去除其他污染物的納米材料?!?/span>


 

MOF材料在環保領域的應用

 

吸附法是當前處理廢水和氣體的常用方法之一,但目前吸附劑普遍存在吸附容量低、選擇性差、再生困難等問題,因此有必要尋找高效、低能耗的吸附劑。這也正是上述研究吸引學界和媒體關注的原因。

 MOF衍生納米材料的應用前景


 

上述的MOF因為由金屬離子和有機配體雜化而成,如今能在納米尺度上形成規則的孔道結構,這大大增加了其比表面積和孔隙率,同時又有較小的固體密度,因此在氣體儲存、吸附分離、光電催化、離子交換、傳感識別、電池儲存等領域展現了潛在應用前景。但也有文獻表示,MOF材料的制備依然有不少問題待解決,例如反應進程的控制和規?;?。


 已有研究的MOF衍生納米材料


 


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