今天給大家?guī)硪粋€超酷的科研前沿——超疏水仿木冷凍凝膠!它不僅長得像木頭,還能像“超級海綿”一樣,從復(fù)雜的乳液中高效回收氟苯(一種有毒但廣泛使用的化學(xué)品)。這一環(huán)??萍嫉闹卮笸黄蒲芯縿倓偘l(fā)表在《Chemical Engineering Journal》上:
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氟苯廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、鋰電池、醫(yī)藥等領(lǐng)域,但它毒性高、難降解,長期存在于環(huán)境中會對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成嚴(yán)重威脅。傳統(tǒng)的處理方法往往效率低、選擇性差,難以應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境中的氟苯污染。
仿生黑科技:超疏水冷凍凝膠
研究團(tuán)隊從木材結(jié)構(gòu)和荷葉效應(yīng)中獲取靈感,設(shè)計出一種超疏水仿木冷凍凝膠。這種材料的結(jié)構(gòu)不僅和木頭的結(jié)構(gòu)類似,橫截面是蜂窩狀的,縱剖面是管狀結(jié)構(gòu),在空氣中和油下都展現(xiàn)出超強的疏水性能(空氣中水接觸角高達(dá)154.99°,油下水的接觸角高達(dá)159.92°),能夠高效選擇性的吸附氟苯,同時排斥水、染料和蛋白質(zhì)等混合污染物。
冷凍凝膠的光學(xué)圖像和SEM圖像,包括橫截面和縱截面的結(jié)構(gòu),能夠清晰地反映出冷凍凝膠的蜂窩狀和管狀形貌特征、直觀地展示了材料的多孔結(jié)構(gòu)和仿生設(shè)計的特點。
在實驗中,這種冷凍凝膠在連續(xù)流動條件下處理復(fù)雜乳液時,動態(tài)吸附能力高達(dá)2251.8 mg/g,吸附劑利用效率達(dá)到88.4%!更厲害的是,經(jīng)過六次再生循環(huán)后,氟苯的回收效率仍保持在87%以上!
氟苯乳液上樣前后對比圖及HPLC檢測譜圖
依利特HPLC:科研背后的“隱形功臣”
這項研究使用了依利特HPLC系統(tǒng)精確測定氟苯的濃度,具體使用場景包括:
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濾液中氟苯的濃度:用于評估冷凍凝膠對氟苯的去除效率
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流出液中氟苯的濃度:用于繪制突破曲線和評估動態(tài)吸附性能
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乙酸洗脫液中氟苯的濃度:用于評估材料的再生性能和氟苯的回收效率
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復(fù)雜乳液中氟苯的濃度:用于評估冷凍凝膠在復(fù)雜乳液中對氟苯的選擇性吸附能力
這些數(shù)據(jù)為研究提供了關(guān)鍵的支持,確保了實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。
這項技術(shù)不僅為氟苯的回收提供了新思路,還為處理其他復(fù)雜環(huán)境污染物提供了借鑒。未來,它有望應(yīng)用于工業(yè)廢水處理、環(huán)境修復(fù)等領(lǐng)域,成為環(huán)??萍嫉?ldquo;明星材料”!
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