我国科学家研制出新型微球可从废水中回收染料

近日,中国科学院理化技术研究所仿生材料与界面科学重点实验室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。

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。

近年来,理化所研究员王树涛团队提出了乳液界面聚合合成异质结构微球的新方法,并在其高效分离应用上取得了一系列创新性成果:发展了多种乳液界面聚合合成方法,制备了一系列具有不同尺寸、化学组成、孔隙、表面纳米结构的异质微球。

亲水-疏水异质微球表面具有交替的亲水、疏水成分。这种结构既利于高极性溶剂(水)的铺展,又利于中等极性溶剂(乙醇等有机溶剂)、低极性溶剂(辛烷等油性有机溶剂)的铺展。此外,在亲水区,易引入带电基团,这些基团能为颗粒间提供静电排斥作用,从而在不同溶剂中实现良好的分散。

利用这种独特的全分散性,该团队发展了一种从含有机染料的废水中分离回收染料的策略。染料在水中被吸附到微球上,通过过滤得到净化的水与吸附了染料的微球,再将这些微球分散到有机溶剂中实现染料的脱附,通过过滤得到溶解了染料的有机溶剂,染料通过蒸馏被回收,同时微球被循环利用。

亲水-疏水异质微球为有机染料的回收提供了一类颇具前景的材料。回收有机染料的过程中,只需加入有机溶剂,无需加入含有无机酸、碱或盐的洗脱液。有机溶剂易通过简单的蒸馏从染料中去除,避免了去除无机酸、碱和盐的复杂步骤。这类材料在环境污染物处理、资源回收利用、海洋资源富集提取、生物分子检测等复杂样品的分离分析领域具有广阔的应用前景。