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變廢為寶:用秸稈去除重金屬有毒物剛剛好!

更新時(shí)間:2017-08-15 15:01 來源:中青在線 作者: 王磊 周慧 閱讀:973 網(wǎng)友評(píng)論0

近日,合肥工業(yè)大學(xué)一項(xiàng)科研成果,以秸稈類生物質(zhì)廢棄物為原料,成功制備出多維數(shù)、多尺度、多形態(tài)的三維功能催化材料,可高效去除水體中有機(jī)及重金屬有毒污染物,解決了秸稈類生物質(zhì)廢棄物難以利用的難題。這一合成方法具有工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)率高、結(jié)構(gòu)可控及易于規(guī)模生產(chǎn)等技術(shù)優(yōu)點(diǎn),具有廣闊的工業(yè)化應(yīng)用前景。相關(guān)研究成果發(fā)表在環(huán)境領(lǐng)域重要期刊《應(yīng)用催化—環(huán)境》。  

秸稈類生物質(zhì)廢棄物具有雜質(zhì)多、來源廣、儲(chǔ)量大及難處理等特點(diǎn),如果處理不當(dāng)會(huì)危害環(huán)境及人體健康,引發(fā)疫病。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)每年產(chǎn)生約2.5億噸秸稈類生物質(zhì)廢棄物,而生物質(zhì)液化、生物柴油、堆肥填埋及直接焚燒等傳統(tǒng)生物質(zhì)廢棄物處理方法,均無(wú)法實(shí)現(xiàn)高效綠色的利用。  

為解決這一關(guān)鍵技術(shù)難題,實(shí)現(xiàn)秸稈類生物質(zhì)廢棄物的資源化利用,合肥工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院姚運(yùn)金副教授課題組,首次研發(fā)出生物質(zhì)碳復(fù)合功能相三維材料的制備工藝,以秸稈類生物質(zhì)廢棄物為原料經(jīng)化學(xué)活化后與金屬二價(jià)鹽及含氮化合物均相混合,通過高溫?zé)峤庵苽涑?D功能催化材料,實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)廢棄物資源的再利用。每克該新型材料的總面積最高可達(dá)1500平方米,對(duì)目前廣泛存在的持久性有機(jī)及無(wú)機(jī)類有毒污染物均呈現(xiàn)出顯著的去除性能,且去除效率是傳統(tǒng)納米復(fù)合材料的50至100倍。  

據(jù)介紹,該新型3D復(fù)合材料的制備工藝將生物質(zhì)廢棄物活化為三維多級(jí)孔功能炭載體,利用其本身的多孔結(jié)構(gòu)、高比表面積及表界面特性,原位引入金屬納米功能相,在單設(shè)備中實(shí)現(xiàn)了金屬離子的還原、金屬納米粒子的碳包覆以及氮非金屬元素的摻雜改性,克服了傳統(tǒng)熱解法制備工藝復(fù)雜、還原處理風(fēng)險(xiǎn)較高以及非金屬元素改性效果不佳等缺陷。  

同時(shí),該材料中碳包覆金屬納米顆粒形成的核殼結(jié)構(gòu)有利于電子傳輸,氮元素的摻雜增加了碳層表面的活性及分散性,豐富孔隙結(jié)構(gòu)和高比表面積提高了接觸、活性位點(diǎn)數(shù),包覆納米結(jié)構(gòu)使金屬納米粒子免于被毒化,極大提高了其在實(shí)際應(yīng)用中的抗中毒能力、穩(wěn)定性及重復(fù)利用性,且生物質(zhì)原料資源豐富,制備成本低,比表面積大并具有多級(jí)孔結(jié)構(gòu),因此具有廣闊的工業(yè)化應(yīng)用前景。  

該新型制備工藝實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)廢棄物的再利用及污染物的高效去除,且其具有工藝簡(jiǎn)單、成本低廉及易大規(guī)模生產(chǎn)的特點(diǎn),適用于工業(yè)化生產(chǎn)。同時(shí),該新型制備工藝為基于生物質(zhì)的3D先進(jìn)功能催化材料的開發(fā)、構(gòu)筑和應(yīng)用提供了理論支持及科學(xué)指導(dǎo)。

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