全球范围内广泛存在地下水砷超标的问题,对数千万人口的安全用水构成了严重威胁。自然界中的砷主要以三价As与五价As两种形式存在,其中As的毒性更高,约为As的60倍以上,且迁移性更强、去除难度更大。一般情况下,As为地下水中砷的优势形态,常用的离子交换、沉淀、吸附等单元技术均难以将As处理到饮用水安全控制标准;美国环保署等机构优先推荐的氧化-吸附工艺虽有很好的效果,但也存在氧化剂过量、成本偏高、二次污染等问题。

美高梅注册,我院潘丙才教授课题组多年来一直从事基于实用型环境纳米材料的深度水处理技术研究,近日研制成功一种氧化-吸附功能耦合型纳米复合材料HFO@PS-Cl。该材料通过在聚苯乙烯载体骨架上共价键联活性氯实现对As的高效氧化;并通过在载体纳米孔道内固定氧化铁纳米颗粒,实现对氧化后As的专属吸附去除,从而实现了水中As的高效处理。HFO@PS-Cl可直接将水中As的含量从1000
ppb降至10
ppb以下,处理容量相比现有商品化除砷纳米复合材料HFO@D201提升2倍【从单批次600床体积提升到1750
BV左右】。此外,使用后HFO@PS-Cl的氧化-吸附能力可实现高效再生,循环使用7次以上处理性能仍保持稳定。该材料结构稳定,对水中共存离子、天然有机物等抗干扰能力强,具有良好的实际应用前景。这一研究对发展地下水As深度处理新技术具有重要意义。

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图1.
HFO@PS-Cl结构及除As原理示意图HFO@PS-Cl与其他树脂基纳米氧化铁除As性能比较

这一研究成果近日在线发表于环境学科国际权威期刊Environmental Science &
Technology (DOI:
10.1021/acs.est.7b00724),论文第一作者为助理研究员张孝林博士,通讯作者为潘丙才教授。研究得到了国家重点研发计划纳米科技专项、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金及国家博士后基金资助。

(环境学院 科学技术处)

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