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科学家研制钛纳米颗粒纤维垫 可高效安全地吸附清除水中污染物

2018年03月26日 作者: 暂无评论 123+ 0

据外媒报道,莱斯大学的研究人员们发明了一种新的“纤维垫”,它的神奇之处是可以吸附并破坏水中的污染物。这种“净化器”由嵌入聚合物纤维中的二氧化钛纳米粒子组成。测试中,研究团队证明了这种材料确实可以吸附污染物。不过用的不是水,而是将二氧化钛纳米颗粒暴露在紫外线下,才能消灭污染物。与其它系统相比,这种设计更加快速、安全、且节能。

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实际上,二氧化钛是一种相当高产的净化材料。

当暴露在紫外光下的时候,它可以成为光催化剂,释放出活性氧(ROS)来分解污染物。多年来,这种能力已经被应用于微流体过滤器、建筑吸烟面板、以及让我们可以在阳光下晾晒衣物的织物涂层。

本例中,二氧化钛纳米颗粒被嵌入高渗透聚乙烯纤维板中,以清除和杀死干扰物。鉴于纤维本身的疏水性(防水),意味着它们不会吸收水分、但是会吸走污染物。

在这些垫子吸附了污染物之后,再用紫外光对其进行照射,即可触发破坏污染物的光催化反应。二氧化钛早已在水处理中使用,但通常需要将大量的原料添加到废水中(形成泥浆)。

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在嵌入的二氧化钛纳米颗粒开始破坏污染物之前,纤维垫可以先行吸附。

完成光催化这个步骤之后,处理过的水需要再从泥浆中滤出,结果既困难又低效。研究作者之一的 Pedro Alvarez 表示,当前的光催化处理在效率上有两大限制:

首先,产生的氧化剂比目标污染物要丰富得多,所以无法破坏污染物。其次,需要耗费大量的时间和金钱来保持和分离浆状的光催化剂,防止其泄露到处理过后的水中。

在某些情况下,过滤泥浆的能源成本,甚至远超紫外光所需。有鉴于此,研究团队通过固定催化剂来化解,让它易于重用和保留 ——“我们不允许它从垫子里滤出并影响到水”。

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二氧化钛纳米颗粒进入了纺织物的气孔

除了速度更快,研究人员还称新技术可以节省更过的能源,尤其是应付更脏的水的时候。从蒸馏水到水处理工厂的废水,纤维垫只需增加两倍的能量。(相比之下,浆液需要 11 倍)

如果污染太厚、紫外光难以抵达纳米颗粒所在的位置,新技术也支持两步处理。Alvarez 表示,如果水浑浊,那么光的渗透会是一种挑战,这就很有必要了:

你可以把被垫子吸附的污染物清除掉,接着把它转移到另一个有更干净水的反应堆里,然后将污染物破坏掉、把垫子清理干净、再拿回来继续使用。

原文地址: http://www.eeboard.com/news/xianweidian/

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