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俄罗斯科学家为废水处理创新材料申请专利

来源:南乌拉尔国立大学,Daria Tsymbaliuk

水污染是工业区面临的问题之一。可以通过净化工厂和工厂的废水,使其在到达公众使用的水体之前得到解决。现代废水处理手段是有效的,但昂贵或不方便使用。然而,SUSU的科学家们已经开发出一种新的方法来获得废水处理材料,取代现有的类似物。这项开发已获得专利。

废水的主要问题

工业企业产生的污水污染水生态系统。废水中含有持久性有机化合物和有毒物质,对人类健康和环境有负面影响。这些化合物应该从水中去除,以防止其扩散。

目前,有机物废水的处理方法主要有吸附法和试剂氧化法两种。然而,这些被认为是昂贵的;使用无试剂光催化水处理更便宜,也更有经济效益。

南乌拉尔国立大学多年来一直致力于光催化剂的开发。这项研究是在自然科学与数学研究所(INSM)化学系主任 Vyacheslav Avdin 的指导下进行的。我们的科学家研究基于过渡金属的光催化剂。样品是纳米粉末。它们的效率很高,但是这些催化剂的缺点是在净化过程之后很难从水中提取纳米颗粒。

创新处理材料

SUSU科学家进行的一项新研究使他们能够获得一种具有耐热微孔涂层的光催化剂,该涂层基于钛硅氧化物的混合物。大分子形式易于使用,而且这种物质和纳米粒子一样具有活性。该光催化剂的创新制备方法已获得专利证书2733936号。

“我们的方法是创新的,因为它允许我们通过一个相对简单的程序,借助相对便宜和低毒的试剂,获得机械耐用的基于锐钛矿的耐热微孔涂层。该专利的作者、SUSU INSM生态与化学工程系的研究生Aleksandr Gorshkov解释说:“即使在较低的紫外线照射功率下,这些涂料对持久性有机污染物(如酚类化合物)也表现出相当高的光催化活性。”。

现有的光触媒类似物以耐热微孔涂层的形式存在着一个共同的缺点:热稳定性差,限制了其在许多工艺过程中的应用。当在基于二氧化钛的物质中加热到400摄氏度以上时,晶体通常结块(其尺寸越大,其催化活性越差),并且注意到锐钛矿向金红石的转变(二氧化钛的多晶型修饰的变化)。

独特的涂层性能

Aleksandr Gorshkov提出的获得具有光催化性能的耐热涂层的方法有助于防止物质的活性降低,即使在加热到700摄氏度时,因为锐钛矿纳米晶体在硅酸盐基质中是稳定的。

亲水性混合硅钛氧化物的相还提供高附着力(异质体表面的附着力)和涂层与基体的高机械强度。研究人员使用亲水性材料蚀刻的水玻璃板来制造涂层。

这种物质的微孔也增加了催化剂的活性,因为这种性质会影响高比表面积。

此外,微孔中的吸附机制不同于大孔和中孔中的吸附机制。在微孔中,基质填充整个孔隙体积,而不仅仅是内表面。在光催化剂上吸附基质(在我们的例子中是持久性有机污染物)是光破坏过程的一个重要阶段,在微孔材料中它运行得更好,”Aleksandr Gorshkov说。

在对苯酚(一种模型化合物)的试验中,研制的涂层(一个板上147毫克)显示出良好的结果。紫外线照射1小时后,38%的有机化合物在浓度为10 mg/l的50毫升溶液中发生光破坏。波长405nm,辐射功率600w/m2。

实验室测试完成后,研究人员希望在实际废水样本上测试这种专利涂层。下一步是设计、建造和测试一个试点水处理厂。

原文链接:https://www.susu.ru/en/news/2021/01/10/russian-scientists-patent-innovative-material-waste-water-treatment

声明:本文由 Cpolymer 编译,中文内容仅供参考,一切内容以英文原版为准。

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