【谷騰環保網訊】如何高效、便(bian)捷(jie)地從(cong)廢水中回收(shou)有機染料？這一環(huan)保(bao)和健康領域(yu)頗受學(xue)術(shu)界、產業界關注的(de)“老(lao)大難”問(wen)題，最近(jin)被(bei)中國科學(xue)家(jia)合作研發的(de)一款全新(xin)微納米材料破(po)解(jie)，應用潛力(li)巨(ju)大、前景廣闊。

親水—疏水異質微球的表征。中國科學院理化(hua)所 　供圖

中(zhong)國(guo)(guo)科學(xue)(xue)院理(li)化(hua)技術(shu)研究(jiu)(jiu)所(理(li)化(hua)所)21日(ri)向媒體發布消息(xi)說，該(gai)所仿(fang)生材料(liao)(liao)與(yu)界面科學(xue)(xue)重(zhong)點實驗室(shi)王樹濤研究(jiu)(jiu)員(yuan)團隊與(yu)華(hua)南理(li)工大學(xue)(xue)、中(zhong)國(guo)(guo)科學(xue)(xue)院大連化(hua)學(xue)(xue)物(wu)理(li)研究(jiu)(jiu)所、中(zhong)國(guo)(guo)科學(xue)(xue)技術(shu)大學(xue)(xue)蘇(su)州高等研究(jiu)(jiu)院等科研同行合作，研究(jiu)(jiu)提出一種全新的表(biao)面異質(zhi)納米結構化(hua)顆粒全分散(san)策略，成(cheng)功制備出全分散(san)的親水(shui)-疏水(shui)異質(zhi)微球(qiu)(qiu)，這些(xie)可循環利用的微球(qiu)(qiu)在(zai)一系列溶劑(水(shui)、乙醇、辛烷(wan)等)中(zhong)展示(shi)出全分散(san)的優異性能，實現從(cong)廢(fei)水(shui)中(zhong)回收有機(ji)染料(liao)(liao)。

這(zhe)項在(zai)全分散微球材(cai)料及染料回收領域(yu)取得重要進展的成果論(lun)文(wen)，近日在(zai)國際學術期刊《自然—通訊(xun)》發表。

親(qin)(qin)水(shui)(shui)-疏水(shui)(shui)異質微(wei)球、親(qin)(qin)水(shui)(shui)微(wei)球、疏水(shui)(shui)微(wei)球的分散性(xing)能(neng)對(dui)比。中國科學院理化所(suo) 　供(gong)圖

論文(wen)通訊(xun)作者(zhe)王(wang)樹濤研(yan)究員(yuan)介紹說(shuo)，有(you)機(ji)染料是(shi)一種常用的(de)(de)色彩添(tian)加劑，被(bei)廣(guang)泛應(ying)用于工業、科研(yan)和日(ri)常生(sheng)活的(de)(de)方方面面。有(you)數據表明，全球(qiu)有(you)機(ji)染料的(de)(de)產量達到(dao)70萬噸/年，其中(zhong)近10%—15%被(bei)排放到(dao)工業和家庭廢水中(zhong)，已成為水污染的(de)(de)重要(yao)源頭(tou)，對(dui)生(sheng)態環境和公眾健(jian)康構成威脅。

現(xian)有(you)(you)染(ran)(ran)(ran)料(liao)(liao)(liao)(liao)廢水的(de)處理方法(fa)，如混凝—絮凝法(fa)、生(sheng)物降(jiang)解法(fa)，可(ke)以去(qu)除(chu)廢水中(zhong)(zhong)大(da)部分有(you)(you)機(ji)染(ran)(ran)(ran)料(liao)(liao)(liao)(liao)，然(ran)而(er)這些(xie)方法(fa)依然(ran)面臨(lin)染(ran)(ran)(ran)料(liao)(liao)(liao)(liao)去(qu)除(chu)不徹底、適用染(ran)(ran)(ran)料(liao)(liao)(liao)(liao)種類有(you)(you)限、產生(sheng)的(de)淤泥容(rong)易造成二次污染(ran)(ran)(ran)等問題(ti)。近年(nian)來，隨著納(na)米技(ji)術(shu)、材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)科技(ji)的(de)迅猛發(fa)展，涌現(xian)出一(yi)些(xie)新興(xing)的(de)材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)與染(ran)(ran)(ran)料(liao)(liao)(liao)(liao)廢水處理技(ji)術(shu)，包括催(cui)化(hua)氧化(hua)、納(na)濾(lv)和多孔顆粒吸附(fu)。催(cui)化(hua)劑、膜和吸附(fu)材(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)在完成染(ran)(ran)(ran)料(liao)(liao)(liao)(liao)廢水處理后可(ke)重復使(shi)用，然(ran)而(er)染(ran)(ran)(ran)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)回(hui)收很少被重視。究其(qi)原(yuan)因，在有(you)(you)機(ji)染(ran)(ran)(ran)料(liao)(liao)(liao)(liao)脫附(fu)過(guo)程中(zhong)(zhong)，通常(chang)在水溶液(ye)中(zhong)(zhong)加(jia)入含有(you)(you)無機(ji)酸、堿或鹽的(de)洗脫液(ye)，使(shi)有(you)(you)機(ji)染(ran)(ran)(ran)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)回(hui)收過(guo)程更加(jia)復雜。

親水—疏水異質微(wei)球實現廢水中染料回(hui)收。中國科學院理化所 　供圖

近(jin)(jin)年來，中(zhong)國科(ke)學院理化(hua)所研究團隊提出乳液界面聚(ju)合(he)合(he)成異質(zhi)結構微(wei)(wei)球的(de)(de)新(xin)方(fang)法，并在(zai)其高效分(fen)離應用上(shang)取得一系列創新(xin)性(xing)成果，發展出多種乳液界面聚(ju)合(he)合(he)成方(fang)法，制(zhi)備出一系列具有不(bu)同尺寸、化(hua)學組成、孔隙、表面納米結構的(de)(de)異質(zhi)微(wei)(wei)球，實(shi)現了復雜生物流體中(zhong)痕量(liang)糖肽(tai)的(de)(de)分(fen)離、相近(jin)(jin)尺寸蛋白的(de)(de)分(fen)離、病毒核酸分(fen)離、癌癥(zheng)病人外周血(xue)中(zhong)痕量(liang)循環腫瘤細胞(bao)的(de)(de)分(fen)離、水中(zhong)痕量(liang)微(wei)(wei)油滴的(de)(de)分(fen)離等。

全分散的(de)親水—疏水異(yi)質微球(qiu)。中國科學院(yuan)理化所 　供圖

王樹濤指出，研究(jiu)團隊在(zai)之(zhi)前基(ji)(ji)(ji)礎上(shang)進(jin)一步研究(jiu)發(fa)現，親(qin)水(shui)(shui)-疏水(shui)(shui)異(yi)質微球表面具有(you)交替的(de)(de)親(qin)水(shui)(shui)、疏水(shui)(shui)成分(fen)，這種結構既有(you)利于高極(ji)性(xing)溶(rong)劑(ji)(ji)(水(shui)(shui))的(de)(de)鋪展，又(you)有(you)利于中等(deng)(deng)(deng)極(ji)性(xing)溶(rong)劑(ji)(ji)(乙醇(chun)等(deng)(deng)(deng)有(you)機(ji)溶(rong)劑(ji)(ji))、低極(ji)性(xing)溶(rong)劑(ji)(ji)(辛烷等(deng)(deng)(deng)油性(xing)有(you)機(ji)溶(rong)劑(ji)(ji))的(de)(de)鋪展。此外，在(zai)親(qin)水(shui)(shui)區(qu)，很容易(yi)引入帶(dai)電(dian)基(ji)(ji)(ji)團，這些基(ji)(ji)(ji)團能為顆粒(li)間提(ti)供靜(jing)電(dian)排斥作(zuo)用，從而在(zai)不同溶(rong)劑(ji)(ji)中實現良好的(de)(de)分(fen)散。

左圖(tu)：微球從(cong)廢水(shui)中(zhong)捕獲染(ran)(ran)料(liao)的(de)熒光顯(xian)微圖(tu)像；右圖(tu)：微球在有機溶劑中(zhong)釋放染(ran)(ran)料(liao)的(de)熒光顯(xian)微圖(tu)像。中(zhong)國科學院(yuan)理化所 　供圖(tu)

利用(yong)(yong)這種(zhong)獨特(te)的(de)(de)全分散性，該團(tuan)隊(dui)發展(zhan)出一種(zhong)從含有(you)機(ji)染料的(de)(de)廢水中分離回收(shou)染料的(de)(de)策略(lve)。染料在水中被吸附到(dao)(dao)(dao)微球(qiu)上，通過(guo)(guo)過(guo)(guo)濾(lv)得到(dao)(dao)(dao)凈化(hua)的(de)(de)水與吸附了(le)染料的(de)(de)微球(qiu)，再將這些(xie)微球(qiu)分散到(dao)(dao)(dao)有(you)機(ji)溶(rong)(rong)劑中實現染料的(de)(de)脫(tuo)附，通過(guo)(guo)過(guo)(guo)濾(lv)得到(dao)(dao)(dao)溶(rong)(rong)解了(le)染料的(de)(de)有(you)機(ji)溶(rong)(rong)劑，染料通過(guo)(guo)蒸餾被回收(shou)，同時微球(qiu)被循環(huan)利用(yong)(yong)。

論文(wen)通訊作者、中國科(ke)學院(yuan)理化所王樹(shu)濤研(yan)究(jiu)員(yuan)。中國科(ke)學院(yuan)理化所 　供圖(tu)

王樹濤表示，本(ben)次研發(fa)制備(bei)的(de)(de)(de)親水(shui)-疏(shu)水(shui)異質微球，為有機(ji)染料的(de)(de)(de)回(hui)收提(ti)供一類很(hen)有前(qian)景(jing)(jing)的(de)(de)(de)材(cai)料。在回(hui)收有機(ji)染料的(de)(de)(de)過程(cheng)中，只需(xu)(xu)加入有機(ji)溶劑，無需(xu)(xu)加入含(han)有無機(ji)酸(suan)、堿或(huo)鹽的(de)(de)(de)洗脫液，有機(ji)溶劑很(hen)容易(yi)通過簡單的(de)(de)(de)蒸餾從(cong)染料中去除(chu)，避免了去除(chu)無機(ji)酸(suan)、堿和(he)鹽的(de)(de)(de)復雜步驟(zou)。因此，該微納米新(xin)材(cai)料在環境污(wu)染物處理(li)、資源(yuan)回(hui)收利(li)用(yong)、海洋資源(yuan)富集提(ti)取、生(sheng)物分子檢測等(deng)復雜樣品的(de)(de)(de)分離分析領域(yu)具(ju)有廣泛的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)前(qian)景(jing)(jing)。

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