合肥工業(yè)大學(xué):新型復(fù)合材料可高效清除持久性水污染物
2016-06-12 來(lái)源:中國(guó)聚合物網(wǎng)
近日,合肥工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院姚運(yùn)金副教授及其課題組,成功制備出一種新型硼氮改性鐵包覆碳納米管磁性復(fù)合材料催化劑,利用新型催化氧化反應(yīng)體系生成的高活性自由基基團(tuán),可高效去除有機(jī)污染物,解決了水處理中污染物難以深度清除的技術(shù)難題。其相關(guān)研究成果正式發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《水研究》上。
如何根除工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的持久性有毒污染物,是目前水污染治理領(lǐng)域亟需解決的關(guān)鍵技術(shù)難題。工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的持久性有毒污染物在自然環(huán)境中難以降解,同時(shí)可遠(yuǎn)距離傳輸,并隨著食物鏈在動(dòng)物和人體中累積、放大,具有致癌、致畸、致突變以及干擾內(nèi)分泌系統(tǒng)等危害。目前采用的混凝、沉淀、生物氧化等水處理工藝和活性炭吸附、臭氧-活性炭聯(lián)用、膜處理等深度凈化技術(shù),均無(wú)法根除此類(lèi)污染物。
姚運(yùn)金副教授及其課題組,創(chuàng)新性地構(gòu)建了新型類(lèi)芬頓催化氧化反應(yīng)體系,以三聚氰胺等常見(jiàn)廉價(jià)試劑為原料制備的新型硼氮改性的鐵包覆碳納米管磁性復(fù)合材料,對(duì)持久性有毒污染物呈現(xiàn)出顯著的去除性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,針對(duì)目前廣泛存在的各種有機(jī)污染物,與傳統(tǒng)芬頓反應(yīng)體系相比,這一新型材料使污染物分解速度提高了10至100倍。
同時(shí),該新型材料的制備采用一步煅燒技術(shù),金屬離子還原、金屬納米粒子碳包覆以及非金屬元素?fù)诫s改性等均在同一設(shè)備中實(shí)現(xiàn),從而克服了傳統(tǒng)熱解法制備工藝復(fù)雜、還原處理風(fēng)險(xiǎn)較高以及非金屬元素改性效果不佳等技術(shù)缺陷。碳納米管緊密包覆金屬納米粒子形成核殼結(jié)構(gòu)有利于電子傳輸,硼氮非金屬元素改性增加了碳層表面活性位點(diǎn),提高了材料的催化性能,包裹納米金屬的碳層阻斷了反應(yīng)有機(jī)物與金屬納米粒子的直接接觸,從原理上避免了反應(yīng)過(guò)程中活性金屬粒子的深度氧化,以及反應(yīng)中其它有害組分對(duì)催化劑的毒化,從而在根本上解決了納米金屬顆粒作為類(lèi)芬頓催化劑的穩(wěn)定性難題。
如何根除工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的持久性有毒污染物,是目前水污染治理領(lǐng)域亟需解決的關(guān)鍵技術(shù)難題。工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的持久性有毒污染物在自然環(huán)境中難以降解,同時(shí)可遠(yuǎn)距離傳輸,并隨著食物鏈在動(dòng)物和人體中累積、放大,具有致癌、致畸、致突變以及干擾內(nèi)分泌系統(tǒng)等危害。目前采用的混凝、沉淀、生物氧化等水處理工藝和活性炭吸附、臭氧-活性炭聯(lián)用、膜處理等深度凈化技術(shù),均無(wú)法根除此類(lèi)污染物。
姚運(yùn)金副教授及其課題組,創(chuàng)新性地構(gòu)建了新型類(lèi)芬頓催化氧化反應(yīng)體系,以三聚氰胺等常見(jiàn)廉價(jià)試劑為原料制備的新型硼氮改性的鐵包覆碳納米管磁性復(fù)合材料,對(duì)持久性有毒污染物呈現(xiàn)出顯著的去除性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,針對(duì)目前廣泛存在的各種有機(jī)污染物,與傳統(tǒng)芬頓反應(yīng)體系相比,這一新型材料使污染物分解速度提高了10至100倍。
同時(shí),該新型材料的制備采用一步煅燒技術(shù),金屬離子還原、金屬納米粒子碳包覆以及非金屬元素?fù)诫s改性等均在同一設(shè)備中實(shí)現(xiàn),從而克服了傳統(tǒng)熱解法制備工藝復(fù)雜、還原處理風(fēng)險(xiǎn)較高以及非金屬元素改性效果不佳等技術(shù)缺陷。碳納米管緊密包覆金屬納米粒子形成核殼結(jié)構(gòu)有利于電子傳輸,硼氮非金屬元素改性增加了碳層表面活性位點(diǎn),提高了材料的催化性能,包裹納米金屬的碳層阻斷了反應(yīng)有機(jī)物與金屬納米粒子的直接接觸,從原理上避免了反應(yīng)過(guò)程中活性金屬粒子的深度氧化,以及反應(yīng)中其它有害組分對(duì)催化劑的毒化,從而在根本上解決了納米金屬顆粒作為類(lèi)芬頓催化劑的穩(wěn)定性難題。
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