科学家已经开发出一种方法,可以转化普通沙子,普通沙子是主要的过滤材料,用于净化饮用水,在世界各地都是这样,普通沙子转化成的“超级沙”,具有五倍的过滤能力。这种新材料对于发展中国家而言,是一种成本低廉的实用产品,那里有十几亿人缺乏清洁的饮用水,这是根美国化学学会杂志《应用材料与界面》(Applied Materials & Interfaces)的一篇报告所说。
研究人员来自美国休斯顿( Houston)赖斯大学( Rice University)化学系和澳大利亚莫纳什大学(Monash University)机械于航天工程系纳米科学与工程实验室,赖斯大学的梅耐克•马巨德(Mainak Majumder)和同事指出,沙子被用来净化水,已经有6000多年了,沙子或砾石进行水过滤得到世界卫生组织(World Health Organization)认可。他们研究的纳米材料称为石墨氧化物(GO:graphite oxide),研究表明,它可以用来改善水过滤,是一种成本有效的方式,他们写道。
研究人员利用一种简单的方法,沙粒涂层采用氧化石墨,这样就创造了一种超级沙,可成功地去除水中的汞和染料分子。用汞测试,普通砂子过滤10分钟就会饱和,而超级砂子吸收这种重金属可以超过50分钟,这是科学家们发现的。这种过滤“性能可媲美一些市面上销售的活性炭,”科学家说。“我们目前正在研究一些方法,使我们能够把功能化的石墨氧化物粒子集成到沙粒上,进一步提高污染物去除效率,”他们写道。
为了保留石墨氧化物纳米片固有的亲水性质,石墨氧化物上的SP2域被共价改性,要利用巯基(thiol groups)和重氮基化学(diazonium chemistry)。表面改性石墨氧化物可吸附6倍高浓度的水汞离子(aqueous mercuric ions),这是对比未改性的石墨氧化物。“核壳”吸附剂颗粒(“Core–shell” adsorbent granules)可直接用于滤柱(filtration columns),在合成时,把含水的石墨氧化物放在砂粒上。 这种纳米结构的石墨氧化物涂层,至少可挡住5倍高浓度的重金属和有机染料,这是对比纯沙而言。这项研究结果可开辟一条途径,开发低成本净水材料,用于发展中国家。
“超级沙”高效净化饮用水
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