近日，中國科學院蘭州化學物理研究所甘肅省黏土礦物重點實驗室在凹凸棒石基功能吸附材料研究方面取得系列進展。該團隊利用凹凸棒石和天然植物提取物的協(xié)同作用，成功研發(fā)出一種新型多孔材料，實現(xiàn)了對陽離子染料分子的高效吸附，然后將廢吸附劑進行炭化處理應用于土壤改良，能有效促進植物生長。這一策略為吸附材料與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展提供了新的解決方案。相關(guān)論文發(fā)表于《環(huán)境科學雜志》。
多孔材料具有吸附容量大、吸附速率快、易分離和再生等特點，近年來，在水體污染治理、選擇性分離和富集等方面受到高度關(guān)注。但傳統(tǒng)多孔吸附材料制備過程復雜且能耗較高，成為制約多孔吸附材料規(guī)?；瘧玫碾y題之一。
針對這一問題，團隊利用凹凸棒石一維棒晶表面的反應活性，采用水溶液分散聚合，一步法構(gòu)筑了系列粒狀有機/無機復合吸附材料。研究人員還利用表面活性劑協(xié)同凹凸棒石穩(wěn)定的乳液模板，發(fā)展了系列多級孔結(jié)構(gòu)的粒狀吸附材料。這些材料不僅可以實現(xiàn)重金屬離子和陽離子染料的高效去除，還可以實現(xiàn)稀土離子和稀散元素的選擇性吸附和分離。
為進一步解決合成表面活性劑的二次污染問題，研究團隊探索了天然植物提取物的應用。研究人員發(fā)現(xiàn)五倍子、黃芪、無患子和黨參等天然植物含有的活性成分，都可替代合成表面活性劑。通過與凹凸棒石的協(xié)同作用可有效穩(wěn)定Pickering泡沫模板，構(gòu)筑的多孔吸附材料對亞甲基藍、燦爛綠等染料分子和金霉素等抗生素分子表現(xiàn)出優(yōu)異的吸附性能。
凹凸棒石和五倍子協(xié)同穩(wěn)定Pickering泡沫構(gòu)筑多孔吸附材料。蘭州化學物理研究所供圖。
為實現(xiàn)吸附材料的再生利用并提高資源化水平，研究團隊將廢吸附劑進行炭化處理，制備的凹凸棒石生物炭應用于土壤修復和改良。研究人員發(fā)現(xiàn)凹凸棒石生物炭對Cd2+具有良好的“固定”作用，通過盆栽試驗，總生物量可提高86.42%，同時對土壤鹽堿也有一定的抑制作用。
該項研究成果踐行了黏土礦物“源于自然、用于自然、融于自然”的可持續(xù)發(fā)展理念，為解決環(huán)境治理和資源可持續(xù)利用問題提供了新的思路和方法。在未來，這項技術(shù)有望在工業(yè)廢水處理、土壤修復以及稀貴金屬離子分離等領(lǐng)域得到廣泛應用和推廣。
相關(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jes.2022.11.024
凹凸棒石和黨參協(xié)同穩(wěn)定水基泡沫構(gòu)筑多孔吸附材料及其礦物生物炭用于植物生長。蘭州化學物理研究所供圖。
本文鏈接：凹凸棒石基功能吸附材料助力環(huán)境治理與可持續(xù)發(fā)展http://m.lensthegame.com/show-11-2673-0.html
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