樹脂負載鐵酸鈷改性材料問世

安徽理工大學地球與環(huán)境學院青年教師朱敬林與南京大學環(huán)境學院潘丙才教授課題組合作，制備出樹脂負載鐵酸鈷改性材料，并將這種材料用于活化過一硫酸鹽降解有機膦酸。相關(guān)研究成果2023年2月5日發(fā)表于《危險材料雜志》（Journal of Hazardous Materials）。

毫米級的樹脂材料具有豐富的孔道結(jié)構(gòu)，比表面積也很大，而且具有令人滿意的機械強度，常用作載體材料負載納米顆粒，這些改性樹脂材料廣泛應(yīng)用于分離、脫鹽等深度水處理過程。

“比如，樹脂負載水合氧化鐵深度去除水中的磷酸鹽，這種材料可以使殘留的磷酸鹽濃度達到小于0.05 ppm，滿足國家磷排放指標。同時，樹脂負載水合氧化鐵能再生重復使用，再生后交換容量穩(wěn)定，操作簡便，可控性能好，目前已經(jīng)實現(xiàn)工程化應(yīng)用?！?朱敬林向《中國科學報》介紹。

近年來，人們圍繞樹脂開發(fā)了一系列的改性材料，且在深度水處理領(lǐng)域展現(xiàn)出應(yīng)用的潛力。但由于樹脂是高分子有機材料，無法在以自由基為主導的氧化體系下穩(wěn)定存在。因此，將樹脂材料用于高級氧化過程仍存在巨大挑戰(zhàn)。

此次研究中，朱敬林等提出了將樹脂負載鐵酸鈷材料用于非自由基為主導的體系下，通過活化過一硫酸鹽降解有機磷酸，并在連續(xù)流實驗中考察材料的催化性能和穩(wěn)定性能。

“我們研究發(fā)現(xiàn)，與未負載的納米鐵酸鈷比較，樹脂負載鐵酸鈷表觀速率常數(shù)（歸一化后）增加了38倍，且鈷離子的浸出濃度更低?！敝炀戳终f。

進一步，研究人員采用固定床實驗探究樹脂負載鐵酸鈷材料的穩(wěn)定性，并采用實際廢水作為處理對象，在長達200小時的固定床實驗中，有機磷酸的降解率仍能達到80%左右，且其理化性能未發(fā)生顯著改變。

朱敬林說，“這項研究為有機載體在提高鐵酸鈷和其他納米催化劑在實際應(yīng)用過程中的穩(wěn)定性和活性方面提供了重要的參考價值，在深度水處理氧化降解有機污染物方面具有潛在的應(yīng)用價值?！?/p>

審稿人認為：作者將鐵酸鈷納米材料與樹脂相結(jié)合用于非自由基體系降解有機磷酸，這是一項有趣的研究工作，改性樹脂材料在固定床中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能和穩(wěn)定性，為實際應(yīng)用提供了參考，具有一定的意義。

（來源：中國科學報）