合肥工业大学姚运金副教授课题组一科研成果

姚波

• 合肥工业大学姚运金副教授课题组一科研成果可高效清除持久性水污染物
  

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• 2016-6-7
• 来源：中国高校之窗
  

中国高校之窗

近日，合肥工业大学化学与化工学院姚运金副教授及其课题组，成功制备出一种新型硼氮改性铁包覆碳纳米管磁性复合材料催化剂，利用新型催化氧化反应体系生成的高活性自由基基团，可高效去除有机污染物，解决了水处理中污染物难以深度清除的技术难题。其相关研究成果正式发表在国际学术期刊《水研究》上。
如何根除工业生产中产生的持久性有毒污染物，是目前水污染治理领域亟需解决的关键技术难题。工业生产中产生的持久性有毒污染物在自然环境中难以降解，同时可远距离传输，并随着食物链在动物和人体中累积、放大，具有致癌、致畸、致突变以及干扰内分泌系统等危害。目前采用的混凝、沉淀、生物氧化等水处理工艺和活性炭吸附、臭氧-活性炭联用、膜处理等深度净化技术，均无法根除此类污染物。
姚运金副教授及其课题组，创新性地构建了新型类芬顿催化氧化反应体系，以三聚氰胺等常见廉价试剂为原料制备的新型硼氮改性的铁包覆碳纳米管磁性复合材料，对持久性有毒污染物呈现出显著的去除性能。实验结果表明，针对目前广泛存在的各种有机污染物，与传统芬顿反应体系相比，这一新型材料使污染物分解速度提高了10至100倍。

同时，该新型材料的制备采用一步煅烧技术，金属离子还原、金属纳米粒子碳包覆以及非金属元素掺杂改性等均在同一设备中实现，从而克服了传统热解法制备工艺复杂、还原处理风险较高以及非金属元素改性效果不佳等技术缺陷。碳纳米管紧密包覆金属纳米粒子形成核壳结构有利于电子传输，硼氮非金属元素改性增加了碳层表面活性位点，提高了材料的催化性能，包裹纳米金属的碳层阻断了反应有机物与金属纳米粒子的直接接触，从原理上避免了反应过程中活性金属粒子的深度氧化，以及反应中其它有害组分对催化剂的毒化，从而在根本上解决了纳米金属颗粒作为类芬顿催化剂的稳定性难题。
据介绍，由于反应体系温和、设备简单，这一成果可广泛应用于工业企业。同时，该复合材料的研制、反应体系的构建以及反应机理的研究为有毒污染物的治理提供了崭新的思路和技术支撑。（通讯员：周慧）