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廢水中能回收有機(jī)染料?中國(guó)科學(xué)家研發(fā)相關(guān)全新微納米材料
發(fā)布日期:2023/9/25 13:47:37

    如何高效、便捷地從廢水中回收有機(jī)染料?這一環(huán)保和健康領(lǐng)域頗受學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的“老大難”問(wèn)題,最近被中國(guó)科學(xué)家合作研發(fā)的一款全新微納米材料破解,應(yīng)用潛力巨大、前景廣闊。



親水—疏水異質(zhì)微球的表征。中國(guó)科學(xué)院理化所供圖

    中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所(理化所)21日向媒體發(fā)布消息說(shuō),該所仿生材料與界面科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王樹(shù)濤研究員團(tuán)隊(duì)與華南理工大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)蘇州高等研究院等科研同行合作,研究提出一種全新的表面異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)化顆粒全分散策略,成功制備出全分散的親水-疏水異質(zhì)微球,這些可循環(huán)利用的微球在一系列溶劑(水、乙醇、辛烷等)中展示出全分散的優(yōu)異性能,實(shí)現(xiàn)從廢水中回收有機(jī)染料。

    這項(xiàng)在全分散微球材料及染料回收領(lǐng)域取得重要進(jìn)展的成果論文,近日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然—通訊》發(fā)表。



親水-疏水異質(zhì)微球、親水微球、疏水微球的分散性能對(duì)比。中國(guó)科學(xué)院理化所供圖

    論文通訊作者王樹(shù)濤研究員介紹說(shuō),有機(jī)染料是一種常用的色彩添加劑,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、科研和日常生活的方方面面。有數(shù)據(jù)表明,全球有機(jī)染料的產(chǎn)量達(dá)到70萬(wàn)噸/年,其中近10%—15%被排放到工業(yè)和家庭廢水中,已成為水污染的重要源頭,對(duì)生態(tài)環(huán)境和公眾健康構(gòu)成威脅。

    現(xiàn)有染料廢水的處理方法,如混凝—絮凝法、生物降解法,可以去除廢水中大部分有機(jī)染料,然而這些方法依然面臨染料去除不徹底、適用染料種類有限、產(chǎn)生的淤泥容易造成二次污染等問(wèn)題。近年來(lái),隨著納米技術(shù)、材料科技的迅猛發(fā)展,涌現(xiàn)出一些新興的材料與染料廢水處理技術(shù),包括催化氧化、納濾和多孔顆粒吸附。催化劑、膜和吸附材料在完成染料廢水處理后可重復(fù)使用,然而染料的回收很少被重視。究其原因,在有機(jī)染料脫附過(guò)程中,通常在水溶液中加入含有無(wú)機(jī)酸、堿或鹽的洗脫液,使有機(jī)染料的回收過(guò)程更加復(fù)雜。



親水—疏水異質(zhì)微球?qū)崿F(xiàn)廢水中染料回收。中國(guó)科學(xué)院理化所供圖


    近年來(lái),中國(guó)科學(xué)院理化所研究團(tuán)隊(duì)提出乳液界面聚合合成異質(zhì)結(jié)構(gòu)微球的新方法,并在其高效分離應(yīng)用上取得一系列創(chuàng)新性成果,發(fā)展出多種乳液界面聚合合成方法,制備出一系列具有不同尺寸、化學(xué)組成、孔隙、表面納米結(jié)構(gòu)的異質(zhì)微球,實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜生物流體中痕量糖肽的分離、相近尺寸蛋白的分離、病毒核酸分離、癌癥病人外周血中痕量循環(huán)腫瘤細(xì)胞的分離、水中痕量微油滴的分離等。



全分散的親水—疏水異質(zhì)微球。中國(guó)科學(xué)院理化所供圖

    王樹(shù)濤指出,研究團(tuán)隊(duì)在之前基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),親水-疏水異質(zhì)微球表面具有交替的親水、疏水成分,這種結(jié)構(gòu)既有利于高極性溶劑(水)的鋪展,又有利于中等極性溶劑(乙醇等有機(jī)溶劑)、低極性溶劑(辛烷等油性有機(jī)溶劑)的鋪展。此外,在親水區(qū),很容易引入帶電基團(tuán),這些基團(tuán)能為顆粒間提供靜電排斥作用,從而在不同溶劑中實(shí)現(xiàn)良好的分散。



左圖:微球從廢水中捕獲染料的熒光顯微圖像;右圖:微球在有機(jī)溶劑中釋放染料的熒光顯微圖像。中國(guó)科學(xué)院理化所供圖

    利用這種獨(dú)特的全分散性,該團(tuán)隊(duì)發(fā)展出一種從含有機(jī)染料的廢水中分離回收染料的策略。染料在水中被吸附到微球上,通過(guò)過(guò)濾得到凈化的水與吸附了染料的微球,再將這些微球分散到有機(jī)溶劑中實(shí)現(xiàn)染料的脫附,通過(guò)過(guò)濾得到溶解了染料的有機(jī)溶劑,染料通過(guò)蒸餾被回收,同時(shí)微球被循環(huán)利用。



論文通訊作者、中國(guó)科學(xué)院理化所王樹(shù)濤研究員。中國(guó)科學(xué)院理化所供圖

    王樹(shù)濤表示,本次研發(fā)制備的親水-疏水異質(zhì)微球,為有機(jī)染料的回收提供一類很有前景的材料。在回收有機(jī)染料的過(guò)程中,只需加入有機(jī)溶劑,無(wú)需加入含有無(wú)機(jī)酸、堿或鹽的洗脫液,有機(jī)溶劑很容易通過(guò)簡(jiǎn)單的蒸餾從染料中去除,避免了去除無(wú)機(jī)酸、堿和鹽的復(fù)雜步驟。因此,該微納米新材料在環(huán)境污染物處理、資源回收利用、海洋資源富集提取、生物分子檢測(cè)等復(fù)雜樣品的分離分析領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

    來(lái)源:中國(guó)新聞網(wǎng)


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