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    科學家研究出可選擇性去除水中的微量污染物的新方法

    文章來源:     作者:
    2017-06-02    

    當從水中去除濃度非常低的污染物時,現有的分離方法往往是能源和化學密集型的?,F在,在麻省理工學院開發的一種新方法可以提供一種選擇性的替代方法,來去除極低含量的化合物。

    新的方法發表在“Energy and Environmental Science”科學雜志上,該研究由麻省理工學院Xiao Su博士后,T. Alan Hatton化學工程小組Ralph Landau教授。該團隊的成員還包括麻省理工學院的Tim Cie Tan,Johnny Elbert和化學教授Robert R. Taylor。以及達姆施塔特技術大學的Christian Ruttiger和Markus Gallei。

    該系統采用一種新的方法,依靠電化學過程來選擇性地去除有機污染物,如農藥、化學廢物和藥物,甚至可以去除濃度很低的污染物。該方法還解決了常規電化學分離方法的關鍵限制,例如由于競爭性表面反應而可能發生的酸度波動和性能損失。

    科學家研究出可選擇性去除水中的微量污染物的新方法

    研究人員開發了一種去除水中微量化合物的新方法。新方法依賴于電化學過程來選擇性地去除有機污染物。圖片由來源MIT

    目前處理這種微量污染物的方法包括膜過濾、電滲析和電容去離子。膜過濾費用昂貴,并且在低濃度下有效性有限。電滲析和電容去離子法需要高電壓,而高電壓往往會產生不良反應,而且過程會受到過量鹽的影響。

    在新系統中,水在化學處理后的“功能化”正極和負極之間流動。這些電極表面涂覆有所謂的法拉第材料,可經過反應帶上正電荷或負電荷。

    該團隊對布洛芬和各種農藥的去除效果研究證明,這些活性基團可以與特定類型的污染物分子強烈結合。研究人員發現,即使在百萬分之一的濃度下,這一過程也能有效地去除這些分子。

    以往的研究通常集中在導電電極或一個功能化電極上,但是這些往往會需要產生污染化合物的高電壓。通過在正負極使用適當的功能化電極,以非對稱構型,研究人員幾乎完全消除了這些副反應。此外,該團隊對除草劑百草枯和奎寧氯化物的去除效果研究證明,這種不對稱系統允許同時選擇性地去除正、負有毒離子。

    這樣的選擇性系統也適用于化工廠或化藥廠的高價值化合物的回收。Su說:“該系統可用于環境修復,有毒有機化學清除和化工廠附加值產品回收。因為這些過程都需要將少量離子從復雜的多離子系統中分離出來?!?/p>

    該系統理論上具有很高的選擇性,但在實踐中,可能會被設計成多個階段,根據具體情況,順序地處理各種化合物。Su建議說:“對于發展中國家的偏遠地區的水凈化系統,常常存在農藥、染料和其它化學品的污染問題。高效的電驅動系統可以在農村地區以太陽能電池板等為動力運行?!?/p>

    與需要高壓的膜系統,以及高電壓下工作的電化學系統不同,新系統在較低的電壓和壓力下工作。Hatton指出,傳統的離子交換系統釋放的化合物和再生吸附劑需要添加化學物質,但我們的系統您可以只需要按一下開關,通過切換電極的極性,就達到相同的結果。

    研究團隊已經獲得了水處理技術方面一系列的榮譽,包括麻省理工學院Abdul Latif Jameel世界水和糧食安全實驗室(J-WAFS)和馬薩諸塞清潔能源催化劑競賽的資助。他們是去年獲得了麻省理工學院水創新獎的最佳獎。新工藝已經申請了專利。同時,他們正在努力擴大實驗室中的原型設備,并提高化學穩定性。(來源于賢集網)

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