7.5 节能环保晶须材料的应用
以硫酸钙晶须为例,在环境保护等领域的应用如下:
1)对水中磷的吸附净化
磷是导致水体富营养化的罪魁祸首,近年来国家花大力度治理磷超标,严格管控含磷废水的排放,目前工业上主要运用化学法、生物法、人工湿地法等治理含磷废水,但是效果都不尽如人意。邱学剑等首次利用硫酸钙晶须处理污水中的磷,通过实验证实:在碱性条件下,借助Langmuir等温吸附模型对磷的吸附过程进行了解释,磷的去除率高达93%,大大提高了磷的去除效率,降低了处理成本,在工业实际应用中具有一定的现实意义。
2)对水中汞的吸附净化
汞是目前工业废水中危害最大的重金属之一,水中汞含量一旦超标,严重影响水生植物的光合作用,同时汞对人体的危害主要体现在神经系统、消化系统与生殖系统上,对水中汞的治理一直以来都是环境专家的研究重点。陈敏等利用通过壳聚糖-己二酸改性后的硫酸钙晶须对工业废水中的汞进行吸附处理,实验结果表明,废水中pH值增大、温度升高都对汞的吸附有一定的促进作用,改性后的硫酸钙晶须对汞的吸附率高达90%,对工业废水的处理有一定的指导意义。
3)对印染废水的脱色处理
印染行业的废水组成成分复杂,多为有毒、有特殊颜色的有机物,一般的处理方法很难对其进行有效处理,国内外学者在这方面花费了大量的精力研究印染废水的处理。
4)对含油废水的破乳除油处理
随着现代工业的发展,大量含油废水的处理成了环保专家的当务之急,但是近些年各类处理方法因速度慢、效率低等问题在实际应用中受到一定限制。刘玲等(2018)率先提出运用硫酸钙晶须的尺寸均匀,表面自由能大、比表面积大等特性对水中污油进行吸附处理,实验结果表明,在微碱性溶液中硫酸钙晶须对污油的处理速度快,效果好,加之硫酸钙晶须原料便宜,便于实现工业化生产。(https://www.daowen.com)
5)其他方面的应用
硫酸钙晶须由于其无毒、廉价、表面积大、晶须简单完整等优点,在饮品行业中被用作啤酒、饮料、矿泉水的过滤材料;在油漆行业中被用作涂料的骨架,提高涂料的黏结附着力与表面光滑度;在保温、隔音材料行业中被用作改性剂,大大提高材料的机械性能,实用价值高,工业生产简单,经济效益明显。最新研究成果有:
万小岗对四钛酸钾晶须处理含铀废水进行实验研究,四钛酸钾晶须是一种新型的无机离子交换剂,具有很强的离子交换能力。目前,世界上很多核废料处理方面的学者对这种新型的无机离子交换材料-四钛酸钾晶须在含铀废水处理方面应用进行探索性实验研究,旨为放射性废水的处理提供一种新型无机离子交换材料。
黄继芬公开了三钛酸钠晶须处理水溶液中重金属离子的方法,用本发明的方法处理水溶液中的重金属离子,交换容量高、交换速率快、工艺简单、成本低。为实现上述目的,本专利采用以下技术解决方案:用三钛酸钠晶须处理水溶液中重金属离子的方法(阳离子交换法),用三钛酸钠晶须材料做成的离子交换柱,并使含重金属离子的水溶液通过该离子交换柱,以除去水溶液中的重金属离子。
姚京君对硫酸钙晶须处理废水中磷的特性研究,超声法制备硫酸钙品须,并研究其对低浓度含磷废水的处理特性。考察了废水pH、含磷初始浓度、处理时间、投加量符参数的影响,并通过三种吸附等温方程研究其处理过程,结果表明,硫酸钙晶须对含磷废水具有良好的吸附作用,Langmuir方程和Temkin方程都可以比较好地描述硫酸钙晶须等温吸附特征,其吸附性能碱性时较佳,初始浓度对吸附影响明显,随着浓度的增加,磷去除率逐渐减小,在磷含量较低时,去除效果较好,随着吸附剂投加量的增加,吸附容量逐渐减小,磷去除率逐渐增大。
褚伟伟2018年综述石墨烯/氧化石墨烯及其复合材料在污水处理中的应用研究进展,着重介绍了GN和GO的制备方法,分析讨论了GN和GO表面官能团与污水中重金属离子,染料和有机分子等污染物的相互作用机理及影响因素,并指出了GN和GO在环境修复方面的研究现状,存在的问题及发展方向,为未来GN和GO在污染物处理方面的应用提供了一些思路。
钟璟公开了一种改性硼酸锌晶须增强型阻燃防水透气膜的制备方法与流程,制备方法在保证膜具有防水性、透气性的同时,又使膜具有增加强度和阻燃的作用,还增加防水透气膜应用的安全性,提高工程施工的效率,降低材料在施工过程中的损耗。
安吉尔与西南交通大学高分子材料研究所达成战略合作,共建水质实验室,通过开展“复合催化抗菌抑菌,环境净化材料及其技术应用”的课题研究,共同研发抑菌型净水材料,其研究成果纳米晶须材料已被作为唯一抗菌材料样品入选“探月计划”,为太空水处理提供安全饮用水保障,目前安吉尔纳米晶须成为航天级抑菌技术,为安全饮水保驾护航。
陕西科技大学蒙景茹对银系金属有机框架物与纤维素纤维复合抗菌材料的制备及性能研究,用原位合成法制备银系金属有机框架物与纤维素纤维(Ag-MOFsCFs)复合抗菌材料,通过扫描电镜能谱仪(SEM-EDX)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)等对复合抗菌材料的形貌及结构进行表征分析。结果表明,采用原位合成法可成功将Ag-MOFs负载在纤维表面,其中Ag-MOFs为长3.0~9.0μm,宽0.3~1.1μm的棒状晶须,Ag-MOFs中的Ag+与纤维表面羟基可发生静电吸附作用,强化两者界面结合。抗菌测定结果表明:合成的Ag-MOFs复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌表现出良好的抗菌性,且通过电感耦合等离子体质仪(ICP-AES)检测结果进一步证明Ag-MOFs具有缓慢释放Ag+的作用,从而实现持久抗菌的效果。
根据光谱网消息:针对煤化工高盐废水的水质特性,科研人员采用预处理净化工艺、有机物降解脱除和分质结晶相结合的工艺方式实现高盐废水的绿色处理与资源化利用;通过化学反应沉淀分离和高级氧化技术去除废水中的有机污染物、悬浮物和其他杂质元素,在保证分质结晶过程无机盐产品品质的同时,有效降低蒸发设备的阻垢剂加药量。在此基础上,科研人员通过分步结晶、形貌调控与抗干扰纯化技术,实现硫酸钠、氯化钠、硝酸钠的分质资源化回收利用;同时基于反应结晶过程控制技术,科研人员充分整合煤化工高盐废水硫酸盐成分及钙基废弃物,制备出高长径比晶须产品,实现废水无机盐资源的高值转化利用,充分提升分质结晶工艺的经济性。
李子强2019年对共价有机框架材料(COF)在环境保护领域中的应用进展进行研究,对COF材料的特点与合成方法进行了详细介绍,综述了COF材料在处理SO2、H2S、CO2、I2等废气、染料及重金属等污染物中应用的研究进展,并指出了COF材料应用在环境保护中的不足和发展方向。
林全新2020年公开了一种含有果壳活性炭的污水净化用复合材料及其制备方法,包括以下质量份数的原料:乙丙橡胶7~9份、果壳活性炭30~35份、高岭土5~7份、硫黄2~4份、硫铁矿3~6份、糯米粉3~6份、大理石粉末5~7份、聚乙烯醇2~7份、硬脂酸1~5份、海泡石粉3~6份、氯化铵6~9份、蒙脱石6~9份及去离子水50~70份。该复合材料成本低能够有效去除污水中悬浮物及有机颜料。该复合材料的制备方法为:①按照上述配比备料;②将果壳活性炭、高岭土、海泡石粉、蒙脱石混合在一定温度下煅烧一定时间,冷却后磨成细粉得到混合物A;③将混合物A与其他剩余原料混合得B;④将混合物B制成小球,烘干,制备出含有果壳活性炭的污水净化复合材料。