IIT Mandi研究人员开发了一种可扩展的方法来有效去除水中的重金属

  • 发布时间:2021-03-18 17:12:29 来源:

工程学院助理教授Sumit Sinha Ray博士领导的曼迪技术学院的研究团队开发了一种纤维膜过滤器,该过滤器使用了基于生物聚合物的材料来去除水中的重金属。这项研究的结果最近发表在享有盛名的Elsevier杂志《 Polymer》上。该论文由Sinha Ray博士及其研究学者Ashish Kakoria以及芝加哥伊利诺伊大学兼职助理教授Suman Sinha Ray博士共同撰写。

酸性矿山排水中含有大量重金属是一种威胁。水中的重金属可能导致人类的若干神经系统问题,包括阿尔茨海默氏病,帕金森氏病和多发性硬化症,开发用于处理释放到水体中的废水以防止污染的过滤器非常重要。

为什么重金属水是一个严重的问题?

水的重金属污染是一个严重的问题。Sumit Sinha Ray博士说:“恒河盆地的砷污染问题众所周知。” 国家科学院报告称,就环境负荷和健康影响而言,关注的主要危险金属是铅,汞,铬,镉,铜和铝,它们是通过人为活动(例如采矿)释放到水中的。 ,制造,电镀,电子和肥料生产等。

这些膜包含吸附剂材料,这些吸附剂材料将金属吸引并固定在相关的结合位点上。“在这项工作中,我们提供了一种新型的,工业规模可扩展的生产可以结合重金属的吸附剂的方法。这些吸附剂的一大特色是它们含有大量的生物聚合物壳聚糖,它们是从蟹壳中提取的,并与著名的聚合物尼龙混合而成。”首席研究员解释说。

通常,用于制造常规筒式过滤器组件的纤维是通过一种称为熔喷的方法进行加工的,而IIT Mandi研究人员则采用了一种称为“熔喷”的方法。固溶吹制产生的纤维直径比单根人类头发细十万倍。当纤维变得更细时,它们的表面积会大大增加,这会导致更好地吸附重金属。

Sumit Sinha Ray博士说:“除了生产纳米纤维,溶液吹塑工艺还可以使天然聚合物(如壳聚糖,木质素等)与合成聚合物(如尼龙,聚甲基丙烯酸甲酯)混合。” 在当今的环保意识时代,用天然聚合物代替合成聚合物是可喜的举动。IIT Mandi团队使用溶液吹塑技术可以用脱乙酰壳多糖替代40%的尼龙,这意味着化石燃料衍生的污染性塑料减少了40%。

同时,研究人员还观察到,虽然正常情况下吸附剂纤维仅在其表面结合至目标金属,但在其纳米纤维膜中,吸附也发生在亚表面尺度,这意味着更高的金属去除率按照研究人员的假设,效率最高,例如对于铜,每1克吸附剂可吸附近302毫克金属离子。

在金属吸附效率大大降低之前,这些膜可以重复使用至少八次。金属羟基硝酸盐形式的吸附金属的回收也很容易,这是膜过滤器的附加值。

本实验

这位科学家说:“我们在实验室中对一个装有4升重金属的水进行了原型测试,结果令人印象深刻。” 研究人员用载有铜的水测试了他们的膜,以建立原理证明。

Sumit Sinha Ray博士及其在IIT Mandi的研究团队都准备将这项技术扩展到工业规模,以处理大量金属污染的水。这项研究由政府矿业部资助

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