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吸收河道中的磷酸盐!西北大学开发出一种纳米涂层海绵状膜
小科工 / 时间:2021-07-21 22:06:11

贤集网7 月 21 日讯:磷酸盐径流进入水道是一个持续存在的问题。这种物质通常与施肥有关,它会耗尽水中的氧气并滋生藻类,从而污染河流、溪流和湖泊。墨西哥湾巨大的死区可能是最大的例子,这也是密西西比河径流的结果。

西北大学的研究人员可能已经开发出一种保护机制,开发出一种纳米涂层海绵状膜,可以选择性地隔离污水中高达 99% 的磷酸根离子。它涂有与磷酸盐结合的氧化铁纳米结构。通过调节 pH 值,研究人员表明他们不仅可以捕获磷酸盐,还可以排出它。

材料科学与工程的亚伯拉罕哈里斯教授兼软和混合纳米技术实验资源主任 Vinayak Dravid 指出,磷酸盐消除和回收轻量级 (PEARL) 是多孔的、柔韧的,由纤维素制成。并指出希望开发以业务为中心或具有可扩展潜力的科学和技术。

研究人员在开发具有相同平台但旨在从水中去除和回收油的亲油疏水多功能海绵的早期工作的基础上。磷酸盐污染的影响在五大湖地区众所周知,促使研究人员修改海绵以收集和释放磷酸盐。

“人们经常使用金或银等贵金属进行不同的修复和催化应用,”博士生、描述这项工作的论文的主要作者斯蒂芬妮·里贝特 (Stephanie Ribet) 说:“我们正在寻找更具成本效益和地球资源丰富的东西,所以氧化铁起到了这个作用。”

它对磷酸盐形式的磷具有非常高的亲和力,因此我们在纤维素的孔内只有 5% 到 10% 的涂层,所以当你让水流过这个膜时,它的 pH 值非常低,它有能力吸引磷酸盐,所以在这个纳米颗粒上形成磷酸盐涂层。有一个非常高的表面积,少量可以隔离大量的磷。然后可以把它带到另一个罐子里,只要稍微改变 pH 值,磷酸盐就会被排放出来。

然后海绵可以自由再次使用。大多数补救措施都集中在简单地从水源中去除磷酸盐,例如从洗衣粉中去除该物质。但它是一种不可再生的自然资源,具有价值,因此捕获和释放的能力是为其打开市场的关键。

创新之处在于将氧化铁固定在纤维素上,并找到在低 pH 值下可以获得磷并将其附着在纳米颗粒上的条件,然后在较高的 pH 值下释放磷。但是能够重复使用它,是科学家正在寻找的,这提供了可持续性解决方案。”

在实验室中,研究人员使用当地水处理实验室的样品证明了从毫克到千克的规模的成功。下一步是扩大试点示范,从而产生可行的产品。