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科学家研发仿生学纳米絮凝剂-污水处理新突破

时间:2019-05-30 21:13:36 来源:IWA国际水协会 作者:

接着他们还研究了AMC去除有机微污染物、残留药物等新兴持久性污染物的能力。污水样品中这些微污染物的浓度以纳克(PPB)至皮克(PPT)的数量级计算。通过常规凝结剂观察到的微污染物的去除效率为0-60%,这与先前的报道一致。在他们的实验里,三种传统絮凝剂对此的去除率在0-60%间,这与污染物电荷和疏水性的差异有关,但是AMC对于所有微污染物的去除率均超过90%。

研究团队还是使用了超高分辨率的傅里叶变换离子回旋共振质谱分析(FT-ICRMS),以求在分子层面鉴定AMC去除溶解性有机物的情况。他们发现原水中溶解的有机成分主要含有CHO,CHON,CHOS和CHONS。分析结果如下图所示,AMC处理后的出水的溶解性有机物浓度很低,这反映了AMC对这些污染物的去除能力。

图. 各种絮凝剂对溶解性有机物的去除情况

图. 广谱去除水中污染物的仿海葵纳米絮凝剂(顶部)及其在溶液中的能量色散X射线(EDX)结构分布图| 图片版权:H Zhao

应用前景

美国莱斯大学的水处理技术专家李琪琳教授认为这个研究在去除大分子有机化合物和小分子离子污染物的能力特别有吸引力。她表示,传统的水与污水处理技术已经有一个世纪的历史了,如今我们需要纳米絮凝剂这样的创新方法。

北京大学赵华章教授则表示这种纳米絮凝剂其实仍处在早期研发阶段。他表示对于未来的应用,他们需要进一步的试验,以验证其可行性,并优化运行参数和条件。

联合团队美方代表耶鲁大学的Menachem Elimelech教授则说:“这种纳米絮凝剂去除硝酸盐的能力非常惊人,因为传统混凝剂对硝酸盐的去除功能几乎可以忽略。而硝酸盐是水净化工艺的关键考核指标,因为硝酸盐污染会影响人们健康,例如蓝眼睛婴儿综合征(先天性心脏缺陷)就与硝酸盐有关,前者是一种潜在的致命疾病,在世界一些地区影响年幼儿童健康成长。”

目前絮凝剂一般作为微滤/超滤、活性炭吸附和高级氧化(AOP)等深度水处理的预处理工序。但这些工艺有各自的问题,例如AOP会生成一些有毒副产物,而活性炭吸附对一些亲水性有机物的去除效果并不理想,而且它们都很难对付那些溶解性有机污染物。虽然目前通过纳滤和反渗透技术能解决这些问题,但这些工艺过程太长而且运行复杂。

这次中美联合研究团队研制的仿海葵纳米絮凝剂,使“古老”的絮凝技术重新焕发青春,而且一步式操作简化深度处理的工艺,在降低成本、水资源高效利用具有较大的潜在应用价值。

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