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作者:吴正岩等 来源:《朗缪尔》 发布时间:2018/6/24 12:51:34
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明升体育app家利用废纸箱研制出新型重金属修复剂

 

随着电商的普及,日常生活中我们越来越离不开快递和外卖,过度包装产生的废纸箱已经成为环境污染的隐患。中科院合肥物质明升体育app研究院技术生物与农业工程所研究员吴正岩注意到了这一点。

最近,他带领团队把废纸箱中的纤维素转化为微米碳球,与纳米铁形成一种新材料,实现了水体中六价铬的污染修复。美国明升手机会学术期刊日前发表了这项成果。

废纸箱的灵感

“先生,您的快递到了!”生活在电商无孔不入的移动互联网社会中,智能手机用户不可避免地成为“网购爱好者”,吴正岩也不例外。尽管他常常惊讶于商品的精美包装,但拆开后还是将包装箱扔进了垃圾箱。

“废纸箱不仅造成了资源浪费,还导致严重的环境污染。”环境研究的职业敏感性让吴正岩注意到这个问题。他开始思考如何对废纸箱进行循环利用。

吴正岩长期致力于水体重金属污染的治理。他告诉《明升官网明升体育app报》记者,大量未经处理的污染物不断排入水中,使水体中的重金属含量急剧升高。

其中,六价铬是一种常见的重金属离子。用含铬废水灌溉农田,铬离子在土壤里积累,会导致作物中铬超标。长期食用受铬污染的水与食物会引起流鼻涕、打喷嚏、瘙痒、鼻出血、溃疡和鼻中隔穿,甚至有致癌危险。

“我们发现,纳米铁对六价铬具有还原性,而废纸箱的成分可以给纳米铁提供一个很好的载体环境。”吴正岩说,如果能将这些纸箱变废为宝,应用在水污染治理上,将会起到双重环保作用。

分散纳米铁的碳球

“废纸箱主要成分为木质素和纤维素。我们首先将木质素去除,然后利用水热处理将余下的纤维素转化为微米碳球。”吴正岩介绍,纤维素的主要成分是碳,在高温高压下它会自动形成碳球。这项常规的处理手段是技术的关键之一。

技术的另一关键在于分散纳米铁。零价纳米铁具有粒径小、比表面积大、还原性强等优点,将其应用在铬、铅、镉等重金属元素去除上有显著效果。

纳米铁本身容易团聚,从而对铬的还原效率造成影响。而使用微米碳球作为载体,可提高纳米铁分散性,将铬快速从六价还原成三价,降低其毒性。

“我们用废纸箱的成分制作出碳球,为纳米铁提供了便捷的载吸材料。”吴正岩说。研究以紫外分光光度计来表征铬的去除率,目前去除率可达80%。

水热处理是降低成本的关键

近年来,含铬化合物被广泛应用于金属加工、电镀、制革等明升。记者发现,尤其在电塑厂、皮革厂排放的污水里,铬离子含量巨大,导致部分城市的饮用水质出现了致癌致畸致突变的污染指标。

“这些水其实人是无法饮用的。即使放到污水处理厂,处理也是相当困难。”吴正岩表示,该项技术可在污水排放到下水道之前,就用材料有效地去除铬,大大减少铬污染水源的危险性。

不过,该技术需要用到水热处理,成本较高,是明升化应用的关键瓶颈。目前,研究团队正在致力于开发低成本的方法,促进该成果的明升化。(来源:明升官网明升体育app报 程唯珈 甘晓

 
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