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科學家研發仿生學納米絮凝劑-污水處理新突破

時間:2019-05-30 21:13:36 來源:IWA國際水協會 作者:

接著他們還研究了AMC去除有機微污染物、殘留藥物等新興持久性污染物的能力。污水樣品中這些微污染物的濃度以納克(PPB)至皮克(PPT)的數量級計算。通過常規凝結劑觀察到的微污染物的去除效率為0-60%,這與先前的報道一致。在他們的實驗里,三種傳統絮凝劑對此的去除率在0-60%間,這與污染物電荷和疏水性的差異有關,但是AMC對于所有微污染物的去除率均超過90%。

研究團隊還是使用了超高分辨率的傅里葉變換離子回旋共振質譜分析(FT-ICRMS),以求在分子層面鑒定AMC去除溶解性有機物的情況。他們發現原水中溶解的有機成分主要含有CHO,CHON,CHOS和CHONS。分析結果如下圖所示,AMC處理后的出水的溶解性有機物濃度很低,這反映了AMC對這些污染物的去除能力。

圖. 各種絮凝劑對溶解性有機物的去除情況

圖. 廣譜去除水中污染物的仿海葵納米絮凝劑(頂部)及其在溶液中的能量色散X射線(EDX)結構分布圖| 圖片版權:H Zhao

應用前景

美國萊斯大學的水處理技術專家李琪琳教授認為這個研究在去除大分子有機化合物和小分子離子污染物的能力特別有吸引力。她表示,傳統的水與污水處理技術已經有一個世紀的歷史了,如今我們需要納米絮凝劑這樣的創新方法。

北京大學趙華章教授則表示這種納米絮凝劑其實仍處在早期研發階段。他表示對于未來的應用,他們需要進一步的試驗,以驗證其可行性,并優化運行參數和條件。

聯合團隊美方代表耶魯大學的Menachem Elimelech教授則說:“這種納米絮凝劑去除硝酸鹽的能力非常驚人,因為傳統混凝劑對硝酸鹽的去除功能幾乎可以忽略。而硝酸鹽是水凈化工藝的關鍵考核指標,因為硝酸鹽污染會影響人們健康,例如藍眼睛嬰兒綜合征(先天性心臟缺陷)就與硝酸鹽有關,前者是一種潛在的致命疾病,在世界一些地區影響年幼兒童健康成長!

目前絮凝劑一般作為微濾/超濾、活性炭吸附和高級氧化(AOP)等深度水處理的預處理工序。但這些工藝有各自的問題,例如AOP會生成一些有毒副產物,而活性炭吸附對一些親水性有機物的去除效果并不理想,而且它們都很難對付那些溶解性有機污染物。雖然目前通過納濾和反滲透技術能解決這些問題,但這些工藝過程太長而且運行復雜。

這次中美聯合研究團隊研制的仿海葵納米絮凝劑,使“古老”的絮凝技術重新煥發青春,而且一步式操作簡化深度處理的工藝,在降低成本、水資源高效利用具有較大的潛在應用價值。

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