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过程工程所纳米颗粒与纤维素复合净水技术被科学大全(the Atlas of Science)报道

本站小编 Free考研/2020-05-24

近期我所杨传芳研究员课题组发表的论文(In situ growing directional spindle TiO2 nanocrystals on cellulose fibers for enhanced Pb2+ adsorption from water, Journal of Hazardous Materials, 289: 140-148, 2015)被科学大全(the Atlas of Science)进行了详细报道,见链接http://atlasofscience.org/grow-tio2-nano-crystals-on-cellulose-to-sequester-lead-in-water/
  The Atlas of Science选择性发表与人类生活息息相关的最新科学发现,并要求作者以通俗易懂的语言向公众描述,以帮助公众能快速了解世界各地有趣的科学进展,促进科学与公众的交流。
  饮用水中过量的铅会导致婴幼儿身体和大脑发育迟缓,对成人则会引发高血压和肾病。 最近美国密歇根州弗林特城由于临时变换饮用水源,造成铅含量严重超标,被宣布为美国国家灾难;国内也时常发生饮用水铅含量超标事件,因此,研究经济高效处理饮用水中低浓度超标铅离子具有重要的意义。纳米金属氧化物吸附剂具有选择性好、处理效率高等特点,然而这类纳米材料由于本身的小尺寸特性、可能具有纳米毒性、易团聚、且在使用过程中容易流失,造成二次污染,因此不可单独使用。杨传芳研究员课题组提出了一个从源头到应用的绿色净铅技术——选择自然界最丰富的纤维素来固定纳米颗粒。
  通过简单水解TiOSO4,在纤维素纤维上原位生长形成TiO2纳米晶体,合成了[TiO2/纤维素]纳米复合材料。在此过程中,纤维素不但是固定TiO2纳米颗粒的载体,同时也是使晶体定向生长的化学模板——在纤维素上生成了纺锤形金红石TiO2晶体。进一步调控这些纳米颗粒,使其分散均匀,以更好地利用其高比表面积来吸附铅离子。研究发现,[TiO2/纤维素]纳米复合材料吸附容量大,并显示出良好的可再生性和选择性。通过简易方法将该复合材料制成滤床进行动态过滤吸附实验,发现相较于纯的纤维素滤床,[TiO2/纤维素]复合材料滤床的有效吸附容量提高了12倍。在另一篇相关论文(Promoting dynamic adsorption of Pb2+ in a single pass flow using fibrous nano-TiO2/cellulose membranes, Chemical Engineering Journal, 283: 1145-1153, 2016)中,这种滤床的吸附容量比以自组装方式得到的[35nm金红石TiO2/纤维素]滤床的吸附容量高8倍。
该研究为铅含量超标饮用水的净化提供了一种绿色、低成本、高效且具有实际应用前景的纳米处理技术。研究工作得到国家自然科学基金(No. 51302267)的资助。论文第一作者李艳香博士目前正在Stony Brook University进行净水纳米纤维素的研究。
(纳米工程污染控制技术与方法课题组)

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