中科院理化所Nat. Commun.:用于染料回收的亲水-疏水异质微球


有机染料是常用的色彩添加剂,广泛应用于工业、科研和日常生活。染料让我们的服饰、食品、日用品绚丽多彩;染料在显微镜下发光实现成像,帮助我们揭示微观世界的奥秘。有数据表明,全球有机染料的产量达到70万吨/年,但其中近10-15%被排放到工业和家庭废水中,已成为水污染的重要源头,对生态环境和公众健康构成威胁。

现有染料废水的处理方法如混凝-絮凝法、生物降解法,可去除废水中大部分有机染料,而这些方法面临染料去除不彻底、适用染料种类有限、产生的淤泥容易造成二次污染等问题。近年来,随着纳米技术、材料科技的迅猛发展,涌现出一些新兴的材料与染料废水处理技术如催化氧化、纳滤和多孔颗粒吸附。催化剂、膜和吸附材料在完成染料废水处理后可重复使用,而染料的回收较少被重视。究其原因在于,在有机染料脱附过程中,通常在水溶液中加入含有无机酸、碱或盐的洗脱液,使有机染料的回收过程更加复杂。

近日,中国科学院理化技术研究所王树涛带领研究团队提出了全新的表面异质纳米结构化颗粒全分散策略,制备了全分散的亲水-疏水异质微球。这些微球在一系列溶剂(水、乙醇、辛烷等)中展示出全分散的优异性能,并实现了从废水中回收有机染料。相关研究成果以Heterostructure particles enable omnidispersible in water and oil towards organic dye recycle为题,发表在Nature Communications上。

【图文导读】

图1. 亲水-疏水异质微球的表征。该团队利用前期发展的乳液界面聚合合成方法,合成了亲水-疏水异质微球,并通过透射电子显微镜、光诱导力显微镜、原子力显微镜等表征,证实了其表面异质纳米结构。

图2. 亲水-疏水异质微球、亲水微球、疏水微球的分散性能对比。

图3. 亲水-疏水异质微球实现废水中染料回收。染料在水中被微球吸附;过滤分离;微球分散在有机溶剂中,实现染料脱附;低温蒸馏实现染料回收;微球用于循环染料回收。

图4. 左图:微球从废水中捕获染料的荧光显微图像;右图:微球在有机溶剂中释放染料的荧光显微图像。

图5. 全分散的亲水-疏水异质微球

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-023-41053-8

本文来源:https://www.cas.cn/syky/202309/t20230921_4971526.shtml

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