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纳米碳小花处理工业废水

研究人员设计了一种新的材料用于从水中在单一步骤中除去重金属污染物

纳米材料正在彻底改变我们做事情,在医学中的应用,电子和生物相容性材料的方式,仅举几例。科学家们正在研究碳纳米管,纳米锥,纳米角,二维石墨烯,甚至碳洋葱的各种纳米形式!现在,从印度技术研究所的研究人员孟买添加了新的形式,这份名单称为纳米碳小花。这些纳米大小的小花,形状像万寿菊,已经不仅仅是好看标榜更多;他们可以帮助保持环境通过去除工业废水有害重金属污染物的清洁。

在杂志上发表的ACS研究应用纳米材料,教授ç廉和他的团队从化学设计了碳纳米小花,可以去除高达含有砷,铬,镉和汞污染物的90%的部门。这些小花也受污染的水与广泛的酸度或碱度的工作。它们除去吸附的杂质的杂质粘在小花的表面作为水经过它。所需要的是用弱酸清洗,他们是新的一样!纳米碳小花在化学上和机械上坚固的并稳定停留在宽的温度范围内。因此,他们是一个方便的和可持续的解决方案以净化水。

从化学工业,制革厂或镀铬厂排出的废水含有有害重金属如砷,铬,汞和镉的离子。这些物质可能导致癌症和遗传突变。他们往往会随着时间积累的环境,造成长期危害环境。  

基于吸附的过滤是容易实现和规模,并且过滤材料可以重复使用。它也是最有利和最经济的方法相比,像化学沉淀法,离子交换法,电化学去除和膜分离的常规方法。方法,从杂质而来自水吸附去除杂质基膜使用分离除去水。因此,它也是更加节能和废物的水。  

一个理想的过滤器吸附需要作品有很高的表面积,使更多的杂质,可以坚持下去。 “只是有更多的表面面积是不够的,但有接触表面积是关键参数,解释说:”教授廉。过滤材料必须是多孔的,具有适合于杂质的孔径通过,并应具有足够的孔密度。它应该允许溶解的杂质的水进行互动,并应是化学稳定和机械稳定。

吸附剂探索到目前为止还不满足所有参数。例如,合成的化合物可有效且选择性地除去特定的杂质,但不生物相容性,因此难以处理的。在另一方面,基于生物质的材料是低效率的,并且不能被重新使用。新兴的金属 - 有机骨架,虽然高效,是不稳定的。碳基纳米材料分数比别人好,但其中很多是疏水的,所以水需要时间来与这些交互。基于碳的纳米材料,例如纳米管和纳米角趋于一概而论,减少了表面面积,并进一步减慢吸附。这项研究的研究人员试图通过设计吸引水亲水性纳米碳材料来克服这些缺点。 

在目前的研究中,研究人员使用创建的碳化学气相沉积在基于二氧化硅的纳米碳模板小花。小花的层状形成,feather-像会聚在中心和通过固体,连接芯保持就位,很像一个万寿菊花石墨片。这些小花提供了大量可访问区域进行吸附,是亲水性的并且在高度酸性或碱性水化学稳定的。它们还可以过滤各种杂质,从而消除了对使用不同的过滤材料对于每种污染物的需要。

研究人员通过使污染的砷,铬,镉和汞测试水的小花的效率。尽管这些小花仍倾向于砷和铬,它们去除所有杂质80-90%。研究人员观察到,吸附效率更当单个污染物存在,而不是多种污染物。这些小花的过滤能力即使经过反复使用仅略微减少。

“其它化学定制吸附剂如沸石,活性炭,碳纳米管,石墨烯,聚合物是最有效的针对单一金属离子,既有效率和容量显着地降低对其它离子,”研究人员说。虽然纳米碳的化学性质小花辅助吸附,工程结构显著有助于吸附的更高的值。

研究人员已经申请了专利的设计,并正在寻找商业化的过滤器。 “在与业界的合作更多的工作将需要在工业规模使用这些纳米碳小花过滤器”,总结教授廉。  

文章写的

阿尔提哈尔伯

通过图形/图像

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