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【环境技术】可磁回收的“专治”六价铬的新土壤修复技术诞生
爬上海岸的鱼 2017-07-11
导语

“此前利用黏土、生物炭等天然材料复配的修复技术虽然能够抓取重金属,但无法移除,而本项研究的磁回收功能是最大亮点。”吴正岩说,该材料环境友好、性能稳定、制备方法简单,具有较高的应用价值和前景。

1、研究背景

高速发展的工业给环境带来大量的重金属污染,自2005年以来我国逐步进入重金属污染事件高发期,由此引发的食品安全和生命健康问题屡见不鲜。土壤重金属污染的形势越发严峻,数据表明,全国约有19.4%的耕地调查样点超过土壤环境质量限量标准。如何治理好土壤中的重金属,已成为急需解决的问题,然而要在短时间内卸掉土壤不能承受之“重”面巨大挑战。

据环保部和国土资源部2014年公布的《全国土壤污染状况调查公报》显示,我国土壤环境总超标率为16.1%,镉、砷、铅、铬、汞等重金属污染尤为严重,成为土壤中长期存在的“毒瘤”,这些污染物质一旦进入土壤可以持续几个世纪,通过皮肤接触、受污染水源和受污染作物三种途径进入人体,导致人体细胞发生癌变。

针对我国土壤污染严峻形式,国务院于2016年5月28日出台的《土壤污染防治行动计划》(简称“土十条”)明确指出,要加大科技研发力度,加强土壤污染防治研究,力争到2020年受污染耕地安全利用率达到90%左右,污染地块安全利用率达到90%以上,到2030年受污染耕地安全利用率达到95%以上,污染地块安全利用率达到95%以上。

土壤重金属污染治理已经刻不容缓,技术不成熟是困扰我国土壤修复最大的难题。我国土壤重金属污染量大面广,决定了任何成本高昂的技术都难以大规模推广,也使国外主要针对小块土地修复的技术在国内难有用武之地

在诸多重金属中,六价铬是一种典型高毒性重金属污染物,能够引起一系列疾病,因此从环境中移除六价铬或将高毒性六价铬还原成低毒性三价铬对于铬污染治理具有重要意义。目前,六价铬的处理主要集中在水体中,而由于分离回收困难,土壤中六价铬污染治理仍缺乏有效手段。因此,迫切需要发展一种可高效去除土壤中六价铬的方法。

2、技术成果

日前,中科院合肥物质科学研究技术生物所课题组利用氧化石墨烯、四氧化三铁等为主体材料材料,经过系列结构设计和功能化修饰,制备出一种磁性复合纳米材料—重金属磁捕剂,具有多孔结构、大比表面积和高表面活性,既可以高效吸附抓取水体和土壤中六价铬,又可通过还原反应将高毒性六价铬转变为低毒性三价铬,且能够通过外加磁场将纳米材料连同铬一起从水体和土壤中移除,从而从根本上修复六价铬污染的水体和土壤。


图:复合纳米材料的制备和六价铬移除的原理示意图

这一振奋人心的成果由中科院合肥物质科学研究院技术生物所的吴正岩研究员课题组完成,相关成果已被美国化学会核心期刊《朗缪尔》(Langmuir)上发表。该期刊以诺贝尔奖得主、美国著名物理化学家欧文·朗缪尔命名,是表面科学界著名刊物。   

3、技术优势或创新点

吴正岩介绍,与现有修复方法相比,该工作创新性的提出一种移除土壤中铬的新方法,突破了土壤与铬分离的技术瓶颈,为铬污染土壤修复提供一种原创性技术,具有广泛的应用前景。   

“此前利用黏土、生物炭等天然材料复配的修复技术虽然能够抓取重金属,但无法移除,而本项研究的磁回收功能是最大亮点。”吴正岩说,该材料环境友好、性能稳定、制备方法简单,具有较高的应用价值和前景。

文章链接:

Dongfang Wang, et al, "Synthesis of a Multifunctional Graphene Oxide-Based Magnetic Nanocomposite for Efficient Removal of Cr(VI)," Langmuir, Article ASAP, DOI: 10.1021/acs.langmuir.7b01293

(本文来源:科技日报;)

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作者 爬上海岸的鱼

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  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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