研究人员开发出更好的方法去除废水中的有毒染料

作者：德州理工大学，Glenys Young

使用特殊创建的纳米纤维网可以使阳光安全，廉价且容易地降解染料。

从医疗保健到水力压裂及其他方面，清洁废水的能力在许多领域都至关重要。德克萨斯理工大学研究人员在高级纺织品领域的研究团队找到了一种从废水中去除有毒染料污染物的新方法，他们的方法比传统方法更安全，更便宜，更容易。他们的研究结果将在即将出版的在线杂志《粒子与粒子系统表征》的封面文章中介绍。

当织物染色时，最后阶段之一是洗涤过程，这有助于将染料置于织物中并除去任何多余的染料。然而，问题是，在染色过程之后，水被剩余的合成染料和颜料污染 - 据估计，每年高达20万吨。由于低效，非环保的常规废水处理工艺以及染料设计用于容纳光，温度和洗涤剂（可能用于清洁它们的物质）的事实，大多数染料在环境中持续存在。

以前，染料的衰变过程主要使用紫外线。在与化学工程和机械工程系的研究人员合作下，德克萨斯州环境毒理学技术系教授Seshadri Ramkumar和博士候选人Lihua Lou发现了一种通过特殊过滤水来降解染料的方法。纳米纤维网并将其暴露在可见光下，这一过程称为“光降解”。

Ramkumar说，使用可见光优于使用紫外线有几个原因。

“它是绿色的，可再生的，环保的，”Ramkumar说。 “使用可见光进行光降解是无害的，而且它具有成本效益且易于操作。它使工业中的颜色去除变得经济。”

Ramkumar的实验室，非织造布和先进材料实验室，专门从事技术纺织品。在这项研究中，Lou将纳米颗粒添加到聚合物溶液中，然后将其静电纺丝成纳米纤维。当将复合纳米颗粒/纳米纤维网浸入含有称为罗丹明B（RhB）的微红染料的水中时，发生化学反应。

研究人员发现，80％的RhB在6小时内降解，剩下的20％缓慢降解，49天后完全消失。

“研究主要集中在去除有毒染料，因为它对纺织业来说是一个持久的挑战，”Ramkumar指出。

去除有色化合物是废水处理厂面临的最困难的任务之一，因为染料和颜料不易生物降解。这也是最重要的任务之一，因为这些染料可能对人类生态系统构成威胁。

“有些染料具有高度致突变性和毒性，”Lou解释道。 “RhB是一种高度水溶性的化合物，在纺织品中广泛使用着色剂。但是，含有RhB的废水可能会对人类和动物的皮肤，眼睛和呼吸道造成刺激。此外，还有一些健康问题，如神经毒性，由RhB废水引起的致癌性，生殖毒性和发育毒性。“

基于他们在RhB上的成功，该团队的下一步是尝试与其他类型的合成和天然染料相同的方法，包括甲基橙，亚甲蓝和活性蓝19。

由于几个原因，这些结果很重要。除了纳米粒子/纳米纤维网之外，使用可见光去除染料的成功是其能够在没有太多二次污染的情况下这样做。

“我们的研究是多学科的，解决了全球纺织业的一个重要问题，”Ramkumar说。 “在完成光降解过程后，复合材料可以很容易地从水中去除，而不会留下太多有害的残留物。”

德克萨斯理工大学研究生院和美国纺织化学家和染色师协会为这项研究提供支持。

More information: Lihua Lou et al. Visible Light Photocatalytic Functional TiO 2 /PVDF Nanofibers for Dye Pollutant Degradation, Particle & Particle Systems Characterization (2019). DOI: 10.1002/ppsc.201900091

原文链接：https://phys.org/news/2019-08-method-toxic-dyes-wastewater.html

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