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廢棄玉米秸稈也能吸附磷污染水體？高效除磷新方法
2022年05月17日 09:16:51
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點(diǎn)擊量：4729
中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過程研究所王光輝研究員帶領(lǐng)的多孔催化材料研究組以廢棄玉米秸稈為載體，開發(fā)了一種用于連續(xù)流水體除磷的新型MOFs器件。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】金屬有機(jī)框架(MOFs)材料是近二十年來發(fā)展迅速的一種配位聚合物，具有三維的孔結(jié)構(gòu)，一般以金屬離子為連接點(diǎn)，有機(jī)配位體支撐構(gòu)成空間3D延伸，是沸石和碳納米管之外的又一類重要的新型多孔材料，在催化、儲(chǔ)能和分離中都有廣泛應(yīng)用。
MOFs具有比表面積高、密度低、易于調(diào)控修飾等優(yōu)點(diǎn)，并且不僅可以有效地吸附溶液中的重金屬離子，而且可以選擇性的去吸附，在污染物吸附領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛質(zhì)。然而，合成的MOFs通常是納米/微米級(jí)的粉末，在實(shí)際應(yīng)用中需要通過添加膠黏劑或壓片等手段成型，這一過程會(huì)導(dǎo)致孔道減少、傳質(zhì)受阻，大幅降低MOFs的效率。
為了能夠使MOFs在保持固有特性的前提下，將MOFs塑造成面向應(yīng)用的整體材料，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過程研究所王光輝研究員帶領(lǐng)的多孔催化材料研究組以廢棄玉米秸稈為載體，開發(fā)了一種用于連續(xù)流水體除磷的新型MOFs器件。
UiO-66 MOFs非常穩(wěn)定，在水溶液和酸性條件下都相當(dāng)穩(wěn)定，并且是時(shí)間穩(wěn)定性較好的MOFs之一，可以長(zhǎng)期穩(wěn)定存放。該研究團(tuán)隊(duì)利用溶劑熱法，在玉米秸稈的細(xì)胞壁表面均勻生長(zhǎng)了一層UiO-66 MOFs膜，制備了UiO-66/MS材料，并將其組裝成了過濾器件。
玉米秸稈獨(dú)特的生物結(jié)構(gòu)提供了發(fā)達(dá)的傳質(zhì)通道，UiO-66的單層膜形態(tài)促進(jìn)了吸附位點(diǎn)的暴露，使UiO-66的本征磷酸鹽吸附性能得以充分發(fā)揮。在連續(xù)流實(shí)驗(yàn)中(通量300 L·m-2·h-1)，UiO-66/MS器件可將初始P濃度為3 ppm的磷污染水體修復(fù)至中國(guó)一級(jí)污水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求范圍內(nèi)。
該項(xiàng)研究利用廢棄玉米秸稈來吸附污染水體，甚至能夠?qū)⑽廴舅w修復(fù)至一級(jí)污水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求范圍內(nèi)，為廢棄玉米秸稈的增值利用提供了一種新途徑，同時(shí)也為污染物吸附領(lǐng)域創(chuàng)建了新方法。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《化學(xué)工程》(Chemical Engineering Journal)上。
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