Нагоя ученые университета разработали одностадийный процесс производства, что улучшает способность наноуглеродов для удаления токсичных ионов тяжелых металлов из воды. Выводы, опубликованные в журнале ACS Applied материалы нано, может помочь усилия для улучшения всеобщего доступа к чистой воде.
Различные наноуглеродами изучаются и используются для очистки воды и сточных вод путем адсорбции красителей, газов, органических соединений и токсичных ионов металлов. Эти наноуглеродами может адсорбировать ионы тяжелых металлов, такие как свинец и ртуть, на их поверхности за счет сил молекулярного притяжения. Но это притяжение слабое, и поэтому они не очень эффективных адсорбентов на их собственные.
Для улучшения адсорбции, ученые рассматривают возможность добавления молекул к наноуглеродов, как и аминогрупп, которые образуют более сильные химические связи с тяжелым металлам. Они также пытаются найти способы, чтобы использовать все доступные поверхности на наноуглеродов для адсорбции ионов металлов, в том числе поверхности их внутренних пор. Это позволит повысить их способность адсорбировать больше ионов металла в то время.
Материалы ученого Nagahiro Сайто Института Нагоя университета инноваций для будущего общества и его коллеги разработали новый метод синтеза «амино-модифицированных наноуглеродных», что более эффективно адсорбирует нескольких ионов тяжелых металлов по сравнению с традиционными методами.
Они смешивают фенол, в качестве источника углерода, с соединением называется APTES, как источник аминогрупп. Эту смесь помещают в стеклянную камеру и подвергается воздействию высокого напряжения, создание плазмы в жидкость. Метод, который они использовали, называется «плазменный процесс решения,» была выдержана в течение 20 минут. Черный осадок амино-модифицированных углей образуется и были собраны, вымыты и высушены.
Различные тесты показали, что аминогруппы были равномерно распределены по поверхности наноуглерода, в том числе в ее щелевидные поры.
«Наш один-шаг процесс облегчает приклеивание аминогруппы на наружной и внутренней поверхности пористого наноуглерод», — говорит Саито. «При этом резко увеличивается их адсорбционная способность по сравнению с наноуглерода на своих.»
Они ставят амино-модифицированного наноуглеродами через десять циклов адсорбции меди, цинка и кадмия ионы металла, вымойте их между каждым циклом. Несмотря на способность адсорбировать ионы металлов снизился с повторяющихся циклов, сокращение было небольшим, что делает их относительно устойчивыми к повторному использованию.
Наконец, команда сравнила их амино-модифицированного наноуглеродами с пятью другими синтезированы обычными методами. Их наноуглеродных имели наибольшую адсорбционную емкость для ионов исследуемого металла, которые указывают на наличие более аминогрупп на их наноуглерода, чем другие.
«Наш процесс может помочь сократить расходы на очистку воды и приблизить нас к достижению всеобщего и справедливого доступа к безопасной питьевой воде для всех к 2030 году», — говорит Саито.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!