Nye nanokompositter foreslået til højeffektiv fjernelse af hexavalent krom i komplekse miljøer

Nano nulvalent jern (nZVI) bruges ofte til at fjerne chrom (VI), en tungmetalforurening, på grund af dets store specifikke overfladeareal og høje reducerende aktivitet. Dets effektivitet til at fjerne spor af tungmetaller ser dog ud til at være beskeden og følsom over for miljøets pH.

Et forskerhold ledet af prof. Wu Zhengyan og Zhang Jia fra Hefei Institutes of Physical Science ved det kinesiske videnskabsakademi tilbød for nylig deres løsning. I deres undersøgelse offentliggjort i Chemical Engineering Journal , de designede jernbaserede nanokompositmaterialer, der kombinerer galvaniske reaktioner og nanoindeslutningseffekter.

"Dette er et vigtigt fremskridt," sagde prof. Wu. "Dette materiale er godt til at slippe af med spor af hexavalent chrom (Cr(VI)) fra enten surt eller basisk vand, hvilket kan give os en ny måde at rense tungmetalforurening op under vanskelige forhold."

Det magiske nanomateriale, de nævnte ovenfor, er en Fe-Cu galvanisk celle (CnZVI/Cu). Den er sammensat af nZVI med nanocracks og Cu nanoclusters. Ved at bruge den galvaniske reaktion til at accelerere elektronoverførsel og regulere reaktionsmiljøet ved hjælp af nanoindeslutningseffekt, kan de effektivt fjerne spor af Cr(VI) i surt/alkalisk vand.

Forskerne analyserede yderligere de forberedte CnZVI/Cu-kompositter og undersøgte deres reduktionshastighed og reparationsegenskaber for spor Cr(VI) i forskellige pH-områder. Den gennemsnitlige pH-værdi i nanorevnerne og den rumlige heterogenitet af protongrænsen i alkalisk opløsning blev undersøgt baseret på teoretiske beregninger. Det blev påvist, at nanoindeslutningseffekten kan hjælpe de galvaniske reaktioner med at reparere Cr(VI) effektivt under alkaliske forhold.

Derudover viser den sekundære frigivelse af Cr og biosikkerhedseksperimenter, at CnZVI/Cu er både miljømæssigt stabil og biosikker.

Dette innovative nanomateriale viser et stort løfte for effektiv fjernelse af VI fra spildevand med varierende pH-niveauer, hvilket indikerer et bredt potentiale for praktiske anvendelser i tungmetalforureningsrensning, ifølge forskerne.

Flere oplysninger: Sijia Li et al, Integration af galvaniske reaktioner og konstrueret nanoindeslutning i jern-kobber nanokompositter til højeffektiv afhjælpning af Cr(VI)-kontamineret surt/alkalisk vand, Chemical Engineering Journal (2024). DOI:10.1016/j.cej.2024.149533

Journaloplysninger: Chemical Engineering Journal

Leveret af Chinese Academy of Sciences