《新型净水滤纸可高效去除重金属和细菌》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2018-04-04
  • 美国斯坦福大学医学中心等机构的研究人员最新开发出新型纳米净水滤纸,这种介孔陶瓷膜产品在不使用电压、化学品或重力自流过滤的情况下,能高效过滤掉铅和砷等重金属以及细菌和病毒。

      研发团队研究人员、斯坦福大学医学中心副教授程震接受新华社记者采访时说,该产品的核心技术是夹在两层纸中间的介孔陶瓷层,在半张A4纸大小的陶瓷层里隐含着超过180亿个纳米钩子。

      美国夏威夷大学和中国医科大学等机构的实验室研究显示,在不使用化学药物和紫外线消毒等传统灭菌方法的情况下,这种滤纸可快速过滤掉细菌和病毒。

      “当细菌或病毒经过滤纸时会被钩住,同钓鱼用的爆炸钩原理一样,它们的保护膜会被破坏,从而使其DNA(脱氧核糖核酸)失去活力。”程震说。

       研究人员说,这种滤纸可广泛用于普通家庭水质过滤、工业重金属废水过滤、核污染废水处理和农业灌溉等。研究人员日前在美国科罗拉多州丹佛市举行的美国水质协会年会上展示了这种净水滤纸。

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    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
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    • 随着水资源短缺和水污染问题的日益加重,研发各种水处理技术或新型过滤材料迫在眉睫。其中,膜分离技术具有操作简单、设备要求低、分离效率高等优势,已成为当今分离科学中最重要的手段之一。目前,尽管商业化的各种水处理过滤膜在生产和生活中得到广泛应用,但是仍然存在一些需要解决的问题。例如,一些过滤膜材料存在生物相容性差、制备过程使用或产生有害化学物质、分离效率不理想等缺点。此外,很多过滤膜功能单一,在实际应用中往往需要通过多级过滤系统联合使用来提高水处理效率,但这无疑会使水处理设备更加复杂化而随之增加成本。因此,环境友好、多功能和更高效的过滤材料的研究引起人们极大的关注。 相关研究工作 最近,中国科学院上海硅酸盐研究所朱英杰研究员带领的科研团队,在羟基磷灰石超长纳米线应用于环境保护领域研究工作的基础上 (Small,2018, 14, 1803387; I.F.=9.598;Journal of Materials Chemistry A, 2017, 5, 17482–17491; I.F.=9.931),以具有良好生物相容性的羟基磷灰石超长纳米线作为主要构建材料,与天然植物纤维复合,成功研制出新型水净化过滤纸,相关研究结果发表在美国化学会“应用材料与界面”期刊上(Qiang-Qiang Zhang, Ying-Jie Zhu, et al.,ACS Applied Materials & Interfaces, 2019, 11, 4288–4301; I.F.=8.097)。羟基磷灰石超长纳米线与天然植物纤维的复合使新型水净化过滤纸的力学强度得到显著提高,而聚酰胺环氧氯丙烷树脂的加入使得新型水净化过滤纸的湿态力学强度得到有效增强;羟基磷灰石超长纳米线相互交织缠绕形成纳米级多孔网络结构,可显著提高新型水净化过滤纸的孔隙率并可调控孔径大小,赋予其优异的超亲水性、表面拦截和吸附能力,使其具有优异的分离性能,可有效去除水中的各种污染物,且去除效率高;而羟基磷灰石超长纳米线本身良好的吸附和离子交换性能使其能够高效去除有机染料和重金属离子等污染物。该新型水净化过滤纸兼具优异的过滤性能和吸附性能,能够重复使用和长时间使用,在高性能水净化、清洁水再生等领域具有良好的应用前景。 实验结果表明,新型水净化过滤纸的纯水通量随着羟基磷灰石超长纳米线含量的增加而提高,当羟基磷灰石超长纳米线的含量为80 wt.% (添加聚酰胺环氧氯丙烷树脂)时其水通量高达287.28 L m–2 h–1 bar–1,与高打浆度植物纤维过滤纸(添加聚酰胺环氧氯丙烷树脂)相比纯水通量可提高约3200倍。新型水净化过滤纸可应用于微米颗粒、纳米颗粒、细菌等污染物的高效过滤和去除,其去除效率可达到或接近100%。此外,新型水净化过滤纸对有机染料和重金属离子尤其是Pb2 离子具有高吸附量,对较低浓度的有机染料和重金属离子具有100%的去除效率。 该科研团队发展了油酸钙前驱体水热法并结合真空抽滤成型方法制备大尺寸新型水净化过滤纸,目前科研团队已经在实验室实现了羟基磷灰石超长纳米线的100升反应釜放大制备技术,该方法环境友好,具有批量化生产的潜力。新型水净化过滤纸是羟基磷灰石超长纳米线在环境保护领域应用的又一个新的研究进展。 相关研究工作得到国家自然科学基金等资助。
  • 《废弃岩棉变身新型高效重金属修复剂》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:姜山
    • 发布时间:2018-01-31
    • 科技日报讯 (记者吴长锋)记者从中国科学院合肥物质科学研究院了解到,该院技术生物所吴正岩研究员课题组,利用废弃岩棉研制出一种高效去除水体和土壤中重金属的新型修复剂,这一成果对于促进建筑废弃材料的循环利用,保障环境和粮食安全具有重要意义。相关成果日前被化工领域权威期刊《化学工程杂志》接收发表。 电镀、矿山采选等工业活动引发了区域性水体和土壤铬污染,导致粮食铬超标现象时有发生,严重威胁人体健康,成为我国农业及环境领域亟待解决的关键问题。目前,通常采用纳米铁等还原剂将高毒性六价铬还原为低毒性三价铬,但由于纳米铁易团聚,严重影响其还原效率,因此常利用载体材料提高纳米铁的分散性。然而,这些载体存在不同程度的成本高、工艺复杂问题,大大限制了该方法的广泛应用,成为铬污染治理领域的关键技术瓶颈,急需研发低成本、高效率载体材料。 而岩棉是一种常用的无机建筑材料。我国每年产生大量废弃岩棉,它们通常被直接堆积或掩埋,不仅占用大量空间,而且造成了一定的环境污染。 科研人员对废弃岩棉进行系列物化改性,制备出具有大量微纳孔隙及功能基团的载体材料。该材料可大幅提高纳米铁的分散性,其装载纳米铁制备出新型重金属修复剂。该修复剂可高效抓取并还原六价铬,控制其迁移,从而抑制作物对铬的摄取,提高粮食安全性。同时,科研人员将该修复剂作为滤芯研制出新型过滤系统,为含铬工业废水处理提供轻简化解决方案。该方法工艺简单、成本低、可重复利用,为水体和土壤重金属污染治理提供了有效技术供给,同时为废弃岩棉循环利用提供了一种新途径。