行業(yè)資訊
樹脂負(fù)載鐵酸鈷改性材料問世
安徽理工大學(xué)地球與環(huán)境學(xué)院青年教師朱敬林與南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院潘丙才教授課題組合作，制備出樹脂負(fù)載鐵酸鈷改性材料，并將這種材料用于活化過一硫酸鹽降解有機(jī)膦酸。相關(guān)研究成果發(fā)表于《危險(xiǎn)材料雜志》。
樹脂負(fù)載鐵酸鈷改性材料用于固定床降解有機(jī)磷酸示意圖 安徽理工大學(xué)供圖
毫米級的樹脂材料具有豐富的孔道結(jié)構(gòu)、比表面積也很大，而且具有令人滿意的機(jī)械強(qiáng)度，常用作載體材料負(fù)載納米顆粒，這些改性樹脂材料廣泛應(yīng)用于分離、脫鹽等深度水處理過程。
“比如，樹脂負(fù)載水合氧化鐵深度去除水中的磷酸鹽，這種材料可以使殘留的磷酸鹽濃度達(dá)到小于0.05 ppm，滿足國家磷排放指標(biāo)。同時(shí)，樹脂負(fù)載水合氧化鐵能再生重復(fù)使用，再生后交換容量穩(wěn)定，操作簡便，可控性能好，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用。” 朱敬林向《中國科學(xué)報(bào)》介紹。
近年來，人們圍繞樹脂開發(fā)了一系列的改性材料，且在深度水處理領(lǐng)域展現(xiàn)出應(yīng)用的潛力。但由于樹脂是高分子有機(jī)材料，無法在以自由基為主導(dǎo)的氧化體系下穩(wěn)定存在。因此，將樹脂材料用于高級氧化過程仍存在巨大挑戰(zhàn)。
此次研究中，朱敬林等提出了將樹脂負(fù)載鐵酸鈷材料用于非自由基為主導(dǎo)的體系下，通過活化過一硫酸鹽降解有機(jī)磷酸，并在連續(xù)流實(shí)驗(yàn)中考察材料的催化性能和穩(wěn)定性能。
“我們研究發(fā)現(xiàn)，與未負(fù)載的納米鐵酸鈷比較，樹脂負(fù)載鐵酸鈷表觀速率常數(shù)（歸一化后）增加了38倍，且鈷離子的浸出濃度更低。”朱敬林說。
進(jìn)一步，研究人員采用固定床實(shí)驗(yàn)探究樹脂負(fù)載鐵酸鈷材料的穩(wěn)定性，并采用實(shí)際廢水作為處理對象，在長達(dá)200小時(shí)的固定床實(shí)驗(yàn)中，有機(jī)磷酸的降解率仍能達(dá)到80%左右，且其理化性能未發(fā)生顯著改變。
朱敬林說，“這項(xiàng)研究為有機(jī)載體在提高鐵酸鈷和其他納米催化劑在實(shí)際應(yīng)用過程中的穩(wěn)定性和活性方面提供了重要的參考價(jià)值，在深度水處理氧化降解有機(jī)污染物方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。”
審稿人認(rèn)為：作者將鐵酸鈷納米材料與樹脂相結(jié)合用于非自由基體系降解有機(jī)磷酸，這是一項(xiàng)有趣的研究工作，改性樹脂材料在固定床中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能和穩(wěn)定性，為實(shí)際應(yīng)用提供了參考，具有一定的意義。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.130281
