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一杯超标200倍铅废水 加入吸附剂5分钟变清

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  据了解,目前国内产业化的重金属吸附材料主要为活性炭、高分子凝胶和离子交换树脂等,前两者去除率低、吸附量小,后者处理成本较高。找到一种既快速高效、成本低廉且易操作的重金属吸附剂,成为一道亟需解决的难题。

  光电子材料量子点具有高效离子交换性能,曾长期在海外从事相关材料研究的李良,根据我国水体重金属污染严重的现状,提出了利用量子点离子交换性能制备一种重金属吸附剂的想法。经过大量开创性工作,李良团队自主研发出基于无毒量子点的铝基吸附剂。

  这种技术可以实现重金属快速去除分离,有效避免重金属污染事故的发生。在吸附剂用于铅矿冶炼厂的产品试用中,1克吸附剂可处理两吨铅离子(Pb2+)浓度为1 毫克/升的污水,远高于市售活性炭的60-120毫克/克,且吸附速度快,5秒钟即可去除99.9%的重金属,5分钟可使重金属浓度低于1微克/升,达国家饮用水标准。

  为进行高效分离回收,研究团队合成了高容量、高速率的磁性铁基量子点吸附剂。“升级版”磁性量子点吸附剂不仅能保持原吸附容量,同时有效解决水污染处理难以分离沉淀的问题。例如,一杯浓度为国家污水排放标准200倍的铅废水,倒入一小勺铁基量子点吸附剂,5分钟铅即被固定下来,磁铁又可在10秒内完成分离废水变净水,水中重金属含量可达国家饮用水标准。以水体污染需100公斤量子点吸附剂清除重金属为例,同等污染条件下活性炭的需用量为1.6-3.3吨,新产品成本更低。

  量子点吸附剂能在流动性水体中快速降低污染物浓度,避免扩散,有望解决突发流动水体重金属污染事件所面临的快速处理。该成果除了可有效吸附水中铅外,还可有效推广到汞、镉、铬、砷(类金属)等其他重金属污染体系,作为广谱重金属吸附剂,处理工业废水及作为应急环保材料以便快速有效应对水体突发重金属污染事件。目前该研究已申请五项中国专利。