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我区科研团队在生物质吸附材料领域取得新进展 为解决重金属危险废弃物污染问题提供新途径
发布时间：2022-09-22 09:13 来源：内蒙古自治区科技厅基础研究处
水体重金属污染已成为当今世界最严重的环境问题之一，吸附法是重金属废水处理最常见的方法，以往对吸附材料的研究大多集中在制备方法和吸附容量上，很少考虑危险废弃物吸附剂的潜在污染。近日，内蒙古农业大学沙生灌木资源高效利用创新团队的张晓涛教授课题组在生物质吸附材料及危险废弃物吸附剂高值化转化方面取得重要突破。相关成果“氨基化木材气凝胶对锌离子的吸附治理及高值转化为性能优异的ZnO/ZnS光催化剂”（Adsorption of Zn(II) on amination@wood-aerogel and high-value reuse to ZnO/ZnS as an efficient photocatalyst）作为封底文章发表在国际知名期刊《材料化学杂志A》（Journal of Materials Chemistry A）。
相关成果作为国际知名期刊的封底文章
据介绍，传统生物质吸附材料由于其制备工艺复杂、吸附容量低、吸附分离困难等缺点，应用受到很大限制。以往对重金属吸附材料的研究多集中在吸附材料的制备工艺以及提高吸附容量上，而忽视了一个非常严重的问题，即吸附重金属后的吸附剂就像“定时炸弹”一样，随时可能对生态环境和人体健康造成二次污染。因此，探索危险废弃物吸附剂高值化转化利用的新策略，设计高吸附能力和易于回收的块状吸附剂至关重要。
氨基化木材气凝胶和原位构筑ZnO/ZnS异质结的机理示意图
科研团队利用速生材杨木为原料，采用自上而下的改性方法，设计了一种易于回收并对重金属Zn (II）有高吸附容量（400 mg/L，297.03 mg/g）的块状吸附材料氨基化木材气凝胶（AWA）。同时科研团队首次提出了一种新的危险废弃物吸附剂的高值化转化利用策略，即采用原位化学沉积法将吸附在AWA表面上的Zn (II)原位转化为ZnO/ZnS异质结光催化剂（ZnO/ZnS@AWA），并将其进一步用于光催化降解偶氮染料刚果红。AWA表面的吸附中心(-OH、-COOH、-NH2)保证了ZnO/ZnS能够均匀地覆盖在AWA表面，具有较强的界面结合强度。通过吸附和光催化的协同降解机理，成功实现了ZnO/ZnS@AWA对刚果红(40 mg/L，98.84%)的光催化降解。这项工作提出了木基块状吸附材料新的制备方案，可用于治理重金属对水资源环境的污染，同时创造性地开发了一种危险废弃物吸附剂的高值化转化利用技术，为解决重金属危险废弃物吸附剂的二次污染问题提供了新途径。
该研究依托内蒙古自治区沙生灌木资源纤维化和能源化开发利用重点实验室，并获得国家“十三五”重点研发计划、内蒙古自治区自然科学基金项目、内蒙古农业大学高层次人才引进科研启动项目、内蒙古自治区科技成果转化项目、内蒙古自治区“草原英才”工程青年创新创业人才项目和内蒙古农业大学大学生科技创新基金的支持。
论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/ta/d2ta05001c