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新型创新设计的低成本材料可对抗空气和水污染

工程技术新型创新设计的低成本材料可对抗空气和水污染

研究产生了一种可以吸附空气和水污染物的新材料,并且可以作为目前使用的活性炭的低成本可持续替代品

污染 使我们星球的土地、水、空气和其他环境成分变脏、不安全和不适合使用。 污染 是由人工将污染物引入或进入自然环境引起的。 污染有多种类型; 例如,土地污染主要是由商业公司的生活垃圾或垃圾和工业废物造成的。 当外来物质包括化学品、污水、杀虫剂和化肥或汞等金属时,就会造成水污染。 空气污染是由燃烧燃料产生的空气中的颗粒引起的,如煤烟,其中含有数百万个漂浮在空气中的微小颗粒。 另一种常见的空气污染是危险气体,例如二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物和化学蒸气。此外, 空气污染 也可以以温室气体(例如二氧化碳或二氧化硫)的形式出现,并通过温室效应帮助我们的星球变暖。 当来自飞机、工业或其他来源的声音达到有害水平时,其他类型的污染是噪音污染。

尽管近年来为清理环境做出了重大努力,但污染仍然是一个主要问题,并对健康构成持续威胁,影响到全世界 200 亿人。 不可否认,发展中国家的问题最为严重,那里的工业排放、卫生条件差、废物管理不善、供水受污染和暴露于生物质燃料造成的室内空气污染等传统污染源影响了大量人口。 然而,即使在发达国家,环境污染依然存在,尤其是在社会较贫穷的阶层中。 虽然发展中国家的风险普遍较高,但贫困、采用技术的经济限制和薄弱的环境法共同导致高污染水平。 不安全的水、卫生条件差、卫生条件差和室内空气污染进一步加剧了这种风险。 污染对未出生和成长中的儿童有不利影响,由于癌症和其他疾病,预期寿命可能低至 45 岁。 空气和水污染 是一个沉默的杀手,被认为会对我们的星球产生不利影响,进而对人类产生不利影响。 我们呼吸的空气具有非常明确的化学成分,其中 99% 是氮气、氧气、水蒸气和惰性气体。 当通常不会添加到空气中的东西时,就会发生空气污染。 颗粒物——空气中发现的、发电厂、工业、汽车和火灾排放的固体颗粒和液滴——现在在城市甚至郊区无处不在。此外,每年有数百万吨的工业废水排放到世界水域. 颗粒物和染料对环境、生态系统和人类都具有剧毒。

各种方法和程序通常用于处理空气和水污染,包括过滤、离子交换、凝聚、分解、吸附等,这些方法中的每一种都表现出不同的成功率。 相比之下,吸附被认为是最可行的,因为它具有简单、易操作、效率高、使用方便等优点。在各种吸附剂中,在空气和废水的污染治理中,活性炭是最常用的吸附剂。 也称为活性炭,是一种经过处理的碳形式,具有小的、低体积的孔,可增加可用于吸附或化学反应的表面积。 事实上,活性炭是吸附剂的黄金标准。 碳对苯等有机污染物具有天然的亲和力,这些污染物会附着在其表面。 如果您“激活”碳,即在 1,800 度下将其蒸熟,它会形成小孔和口袋,从而增加其表面积。 杀虫剂、氯仿和其他污染物会滑入这个蜂窝的孔中并牢牢抓住。此外,经过彻底处理的水中不会残留碳。中国和印度等发展中国家的水处理厂通常使用活性炭。 同样,活性炭具有特殊的特性,有助于去除空气中的挥发性化合物、气味和其他气态污染物。 它的工作方式非常简单。 活性炭有一些缺点,首先它非常昂贵,而且保质期很短,因为它只能在孔隙填满之前使用——这就是为什么你必须不时更换过滤器。 活性炭也难以再生,其有效性会随着时间的推移而降低。 它们不能有效去除那些不被碳或致病细菌和病毒吸引的污染物。

经济和可持续的替代方案

在最近发表的一项研究中 化学前沿,研究人员创造了一种负担得起的低成本和可持续材料,用于解决空气和水污染。 与活性炭相比,这种由固体废物和丰富的有机天然聚合物制成的新型“绿色”多孔材料在吸附废水和空气中的污染物方面看起来非常有前景,并被标记为“经济的替代品”。 这种新的“绿色”吸附剂是一种天然丰富的原材料——一种称为海藻酸钠的多糖,可以从海藻和藻类中提取——与工业副产品——硅粉(硅金属合金加工的副产品)的组合。 它很容易合成,并通过藻酸盐的胶凝特性和碳酸氢钠在低温下在不同尺度长度下的分解控制孔隙率而得到巩固。 为了在废水污染中进行测试,使用蓝色染料作为模型污染物。 可以看出,新的混合材料吸附和去除染料的效率约为 94%,这是非常令人鼓舞的。 甚至去除了非常高浓度的这种染料。 这种材料显示出令人鼓舞的从柴油机尾气中捕获颗粒物的能力。 由意大利布雷西亚大学的 ElzaBontempi 博士领导的研究得出的结论是,这种材料能够非常有效地替代活性炭,因为它能够捕获空气中的细颗粒物和废水中的有机污染物,从而减少污染.

这是一项令人兴奋的工作,因为这种新材料是由天然丰富的聚合物和工业废物副产品以一种非常创新和廉价的方式生产的,而这些副产品无论如何总是被丢弃。 这种被称为“有机-无机混合物”的新材料不仅成本低,而且具有可持续性和可再生性,实际上可以取代活性炭并成为首选。 它在生产时甚至消耗更少的能源(“体现”能源),因此留下的碳足迹要低得多。 这种材料也是自稳定的,不需要在高温下进行热处理,也可以按比例放大以进行不同的实验。 正在进行的测试进一步表明它可以在环境条件下储存,并且随着时间的推移它只会变得更加稳定,而根本不会降解。 因此,其用途广泛,可在空气和水过滤中广泛应用。 这为防治空气和水污染、保护地球母亲和人类带来了巨大希望。

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{您可以通过单击下面引用来源列表中给出的 DOI 链接来阅读原始研究论文}

来源(S)

Zanoletti A 等。 2019. 一种源自硅粉和藻酸盐的新型多孔混合材料,用于可持续减少污染物。 化学前沿。 6。 https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00060

赛欧团队
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