Αρχικός σύνδεσμος: https://www.xianjichina.com/special/detail_514121.html
Πηγή: xianji.com
Τα αποτελεσματικά προσροφητικά για την επεξεργασία βιομηχανικών λυμάτων είναι σημαντικά για την ελαχιστοποίηση της πιθανής περιβαλλοντικής ζημίας. Ειδικά για τις οργανικές βαφές, αείναι ένα είδος σημαντικής βιομηχανίαςαπό τους ρύπους, συνήθως έχουν υψηλή υδατοδιαλυτότητα, μη αποικοδομησιμότητα και πολλοί έχουν καρκινογένεση. Οι Li Changxia και Freddy Kratz από τη σχολή χημείας του Πανεπιστημίου της Βιέννης και οι συνάδελφοί τους έχουν τώρα προτείνει μια νέα μέθοδο για το σχεδιασμό καινοτόμων σύνθετων υλικών, τα οποία αποτελούνται από νανοπορώδη εξαιρετικά λεπτά ομοιοπολικά οργανικά πλαίσια (COF) σε γραφένιο και μπορούν να χρησιμοποιείται για το αποτελεσματικό φιλτράρισμα οργανικών ρύπων στο νερό. Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο Angewandte Chemie.
Πηγή: Applied Chemistry International Edition (2022)
"There are several methods to purify water today, including activated carbon filters, but there is still room for improvement in application efficiency or adsorption capacity," said Li Changxia, the first author and post doctoral researcher.
Ο Freddy kleitz του Ινστιτούτου Έρευνας Λειτουργικών Υλικών του Ινστιτούτου Ανόργανης Χημείας αναπτύσσει νέα νανοπορώδη υλικά. Για τον ίδιο όγκο, το πορώδες υλικό έχει πολύ μεγαλύτερη συνολική επιφάνεια από το μη πορώδες υλικό, επομένως ένας ιδιαίτερα μεγάλος αριθμός μορίων μπορεί να συσσωρευτεί στην επιφάνεια κατά τη διάρκεια της διαδικασίας προσρόφησης.
Το ομοιοπολικό οργανικό πλαίσιο (COF) είναι ένα σχετικά νέο υλικό. Είναι ιδιαίτερα πορώδη ενώ είναι χαμηλά σε πυκνότητα και ελαφριά σε βάρος. Ομοπολικότητα σημαίνει ότι οι χημικοί δεσμοί τους σχηματίζονται από ζεύγη ηλεκτρονίων μεταξύ των ατόμων.
Το μέγεθος της βαφής που μελετήθηκε από τους ερευνητές στο υδατικό διάλυμα μοντέλου τους ήταν περίπου 0,8 έως 1,6 nm. «Έχουμε αναπτύξει μια νέα μέθοδο χρήσης νερού για το σχηματισμό COF με σχετικά φιλικό προς το περιβάλλον τρόπο. Επομένως, είμαστε σε θέση να αναπτύξουμε ένα μικρό «σφουγγάρι», του οποίου το σχεδιασμένο μέγεθος πόρων και το σχήμα πόρων είναι στην περιοχή νανομέτρων και το προσαρμοσμένο αρνητικό Το επιφανειακό φορτίο είναι πολύ επιλεκτικό όταν τα θετικά φορτισμένα μόρια-στόχοι (δηλαδή οι βαφές μας) τραβιέται έξω από το νερό», είπαν οι ερευνητές: «Όπως ένα σφουγγάρι απορροφά το νερό, είναι ρύπος μόνο στην περίπτωσή μας».
Όταν χρησιμοποιείται χύμα σκόνη COF, λόγω της απόφραξης των πόρων στο εξωτερικό άκρο, οι εσωτερικοί πόροι του υλικού συχνά δεν έρχονται πλέον σε επαφή με ρύπους, ειδικά για μεγάλα μόρια ρύπων. Το νέο σύνθετο υλικό που αναπτύχθηκε από τους ερευνητές παρέχει μια εντελώς διαπερατή δομή: για το σκοπό αυτό, οι ερευνητές καλλιέργησαν COF σε λεπτά νανοφύλλα γραφενίου. Το ίδιο το γραφένιο είναι ένας συνδυασμός ενός στρώματος ατόμου άνθρακα 2D και ενός στρώματος COF πάχους έως 2 nm, σχηματίζοντας μια συμπαγή και ανοιχτή τρισδιάστατη δομή. Το εξαιρετικά λεπτό στρώμα COF μπορεί να εκθέσει περισσότερες θέσεις προσρόφησης από τη χύδην σκόνη COF.
Από την άλλη πλευρά, οι μεγαλύτεροι πόροι κηρήθρας στο δίκτυο γραφενίου υποστηρίζουν τη μεταφορά νερού μέσω του υλικού του φίλτρου.
Οι μεγάλοι πόροι του δικτύου γραφενίου συνδυάζονται με το εξαιρετικά λεπτό στρώμα COF με μεγάλο αριθμό θέσεων προσρόφησης, έτσι ώστε να μπορεί να πραγματοποιηθεί ιδιαίτερα γρήγορη και αποτελεσματική επεξεργασία των λυμάτων. Δεδομένου ότι η εισροή υλικού του γραφενίου είναι σχετικά χαμηλή και το σύνθετο υλικό μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί ως φίλτρο μετά την απομάκρυνση των ρύπων, η ανάπτυξη είναι επίσης σχετικά οικονομική.
