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新技术 钛纳米颗粒纤维垫吸附清除水中污染物:高效节能!

作者: admin 来源: 本站 时间:2018-05-23

  据外媒报道,莱斯大学的研究人员最近成功发明了一种新的“纤维垫”,可以吸附并破坏水中的污染物,研究成果发表在《Environmental Science and Technology》上。这种净化作用由嵌入聚合物纤维中的二氧化钛纳米粒子实现。与其它系统相比,这种设计更加快速、安全、且节能。

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  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。由于二氧化钛的这一性能,多年来已经被广泛应用于微流体过滤器、建筑吸烟面板以及可以在阳光下实现衣物自清洁的织物涂层中。
  

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  在这项研究中,二氧化钛纳米颗粒被嵌入高渗透聚乙烯纤维垫中,由于纤维本身的疏水性,意味着纤维垫不会吸收水分但是会吸走水中的污染物。在纤维垫吸附污染物之后,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。
  

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嵌入二氧化钛纳米颗粒的纤维

  
  事实上,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,完成光催化步骤之后,处理过的水需要再从泥浆中滤出,过程既困难又低效。这项研究的作者之一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成本。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。

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  除速度更快外,研究人员还称这项新技术可以节省更多的能源,尤其是对污染严重的水。从水处理工厂的废水到处理后的蒸馏水,纤维垫只需增加2倍的能量,相比之下,直接使用二氧化钛纳米颗粒的浆液需要增加11倍的能量。
  

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嵌入二氧化钛纳米颗粒的纤维垫先行吸附再破坏污染物

  
  如果污染太多,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,可以将吸附污染物的垫子转移到另一个有更干净水的反应堆里,然后通过紫外光将污染物破坏,再继续使用。


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