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纳米纤维素用于废水处理的研究取得新进展

时间:2022-03-21 14:34:55 来源:工业水处理 作者:

废水含有多种有害污染物,例如微生物以及有机和无机化合物。这些污染物的存在会导致疾病和环境破坏,并影响水质和生物多样性。


多年来,废水处理策略取得了多项进展,如今,人类所依赖的供水比以往任何时候都更加安全。现在,无论是发达国家还是发展中国家,越来越多的人可以获得卫生饮用水和沐浴水。污染物的复杂性需要特定的废水处理策略,用于处理设施的先进材料的研究正在进行中。


纳米材料的研究使众多行业受益


水处理领域正在利用此类材料提供解决方案,确保全球人口获得清洁水。最近,基于纳米纤维素的材料很容易从植物材料、海洋生物和微生物等天然来源制造,成为行业内的一个特别关注的焦点它们已被探索作为传统废水处理策略的替代方案。


目前,市场上有几种不同形式的市售纳米纤维素。


到 2025 年,该市场预计将增长到 7.83 亿美元,预计到 2026 年,全球纳米纤维素市场将以每年 21.4% 的速度复合增长。制造方法包括低温破碎、均质化、研磨和精炼。


为了以高产量和低成本制造用于废水处理的纳米纤维素纤维,需要优化能量输入和具有较高粘度的微纤维悬浮液。材料特性可以通过原材料选择、加工参数和制造技术进行调节和优化。


使它们对废水处理具有吸引力的纳米纤维素材料的特性包括它们的大表面积、机械强度、表面电荷和在水中的稳定性。其他特性包括生物降解性、生物相容性、低密度和流变特性。纳米纤维素基材料的设计需要考虑以下几个因素:它们必须在渗透性、孔隙率、耐用性、选择性结合和过滤机制之间实现最佳平衡。


此外,还必须控制材料的形态、尺寸和表面化学,以便调整它们对目标污染物的亲和力以及避免微生物增殖和结垢的能力。纳米纤维素材料具有环境友好、制造简单、可持续、无毒、成本效益高、效率高等优点。


发表在Nanomaterials 上的研究综述了纳米纤维素材料及其在废水处理策略中的应用潜力。


在研究中,对这些材料的几个方面进行了讨论和调查。讨论了分类和类型,以及纳米纤维素材料的独特性质。此外,还探索了合成方法和控制性质(如尺寸、几何形状)的方法,以及使纳米纤维素表面化学合理化的途径,使其成为有吸引力的过滤材料。


与之前探索材料和过滤膜的内在吸附特性的评论相比,该研究提出了一种多学科方法,对纳米纤维素研究领域的最新研究和发现进行了批判性和更新的分析。


该研究侧重于消毒、抗菌活性、纳米和超滤、防污、光催化降解等领域,这些领域将对从事废水处理行业的工程师和研究人员有用。


最后,该研究强调了使用化学修饰来调整纳米纤维素材料的表面化学性质,以研究针对特定污染物的不同方法,包括有机肥料、杀虫剂、无机金属离子和油。


未来


纳米纤维素材料由于其物理和化学特性、可持续性、丰度、成本以及无环境危害和毒性而对水处理行业具有吸引力。论文中提出的研究和多学科审查表明,这些先进材料有可能取代传统的废水处理方法,并使地球上数十亿人获得安全饮用水的机会。

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