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欧盟利用纳米材料研发清除重金属离子水处理装置

 

随着城市化和工业的发展,水污染问题愈发严重,饮用水中重金属离子的去除与检测,是21世纪人类面临的重大研究课题。日前,欧盟多个成员国工业界与科技界参与的欧洲HY-REM研发团队成功研制开发出新一代高灵敏度选择性重金属的检测与过滤技术及其装置。

  水体中的污染物大致可以分为三类:重金属、有机物、细菌和病毒。其中含重金属离子废水的污染尤为严重。重金属离子以多种形态存在于饮用水中,只要微量浓度即产生毒性效应,且具有持续性和放大作用。因而,发展高效去除和检测饮用水中的重金属离子的技术至关重要。

  世界卫生组织(WHO)和主要的环保机构已多次发出警告,要求严格控制饮用水的重金属指标,但迄今为止,世界上尚未找到有效的饮用水重金属检测 技术与清除方法。欧盟第七研发框架计划(FP7)提供部分资助,由英国布莱顿大学(Brighton University)领导的,欧盟多个成员国工业界与科技界参与的欧洲HY-REM研发团队长期致力于饮用水重金属有效清除技术的研发创新活动。

   HY-REM研发团队的科技人员,在成功研制出多面体低聚氢化硅倍半氧烷(POSS,Polyhedral Oligomeric Hydrido Silsequioxane)立体纳米复合材料和金属纳米粒子(NPs)材料的基础上,或单独或混合利用上述两种材料,针对饮用水需要清除的有毒重金属离 子,进行选择性地检测与清除获得成功。附带硅化物的硅石(Silica)可从广泛系列酸碱值(pH)和汞浓度的饮用水中,快速有效地清除汞元素,而拥有多 重功能作用的POSS混合材料被证实强化了汞载荷,促使硅胶固化的银纳米粒子(Ag NPs)从室温下的水溶液中快速地移除无机汞。最后,再由硅石中的氢化硅簇纳米复合材料快速有效地清除水体中的放射性银离子。

  纳米材料的基本构成决定了它超强的吸附能力。应用纳米材料的水处理技术当属纳米宏观应用研究范畴。因此纳米技术可以用在水处理产业中,用于提高 水的质量。国外有研究者将纳米技术与资源、污染控制联系在一起,认为纳米技术可以在环境修复、低成本脱盐等领域发挥作用。美国莱海大学的环境工程学教授张 伟贤领导的研究小组已经合成出了一种直径不到50纳米的铁微粒,这些微粒能以更快的速度使地下水恢复清洁;我国也有这方面的初步研究,吉林大学的韩炜教授 及其研究小组也利用纳米铝粉制备出AlO(OH)纳米纤维,并将AlO(OH)纳米纤维与玻璃纤维、活性炭复合,去除含低浓度重金属Cd2离子的待净化溶 液效果很好,与传统的水源净化方法相比,该技术成本更低、效率更高。

  纳米材料比表面积大,导致其表面能和活性的增大,吸附能力增强。几乎每一种纳米材料的成功诞生,都有涉及环境工程开展的可能。特别在水处理技术方面,纳米科技的应用就获得了成功。纳米材料在水处理领域的应用开发,具有良好的应用前景。

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