Nano-nulwaardig ijzer (nZVI) wordt vaak gebruikt om chroom (VI), een verontreiniging met zware metalen, te verwijderen vanwege het grote specifieke oppervlak en de hoge reducerende activiteit. De doeltreffendheid ervan bij het verwijderen van sporen van zware metalen lijkt echter bescheiden en gevoelig voor de pH-waarde in de omgeving.

Een onderzoeksteam onder leiding van prof. Wu Zhengyan en Zhang Jia van de Hefei Institutes of Physical Science van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft onlangs hun oplossing aangeboden. In hun onderzoek gepubliceerd in het Chemical Engineering Journal , ontwierpen ze op ijzer gebaseerde nanocomposietmaterialen die galvanische reacties en nano-opsluitingseffecten combineren.

"Dit is een belangrijke vooruitgang", zei prof. Wu. "Dit materiaal is goed in het verwijderen van sporen van zeswaardig chroom (Cr(VI)) uit zuur of alkalisch water, wat ons een nieuwe manier zou kunnen bieden om vervuiling door zware metalen onder moeilijke omstandigheden op te ruimen."

Het magische nanomateriaal dat ze hierboven noemden is een Fe-Cu galvanische cel (CnZVI/Cu). Het is samengesteld uit nZVI met nanoscheuren en Cu-nanoclusters. Door de galvanische reactie te gebruiken om de elektronenoverdracht te versnellen en de reactieomgeving te reguleren door middel van nano-opsluitingseffect, kunnen ze op efficiënte wijze sporen Cr(VI) verwijderen in zuur/alkalisch water.

De onderzoekers analyseerden de bereide CnZVI/Cu-composieten verder en onderzochten hun reductiesnelheid en hersteleigenschappen voor sporen Cr(VI) in verschillende pH-bereiken. De gemiddelde pH-waarde in de nanoscheuren en de ruimtelijke heterogeniteit van de protonenlimiet in alkalische oplossingen werden onderzocht op basis van theoretische berekeningen. Er werd aangetoond dat het nano-opsluitingseffect de galvanische reacties kan helpen Cr(VI) efficiënt te herstellen onder alkalische omstandigheden.

Bovendien tonen de secundaire afgifte van Cr en bioveiligheidsexperimenten aan dat CnZVI/Cu zowel ecologisch stabiel als bioveilig is.

Dit innovatieve nanomateriaal is veelbelovend voor de efficiënte verwijdering van VI uit afvalwater met variërende pH-niveaus, wat volgens de onderzoekers wijst op een breed potentieel voor praktische toepassingen bij de sanering van vervuiling door zware metalen.

Meer informatie: Sijia Li et al., Integratie van galvanische reacties en technische nano-opsluiting in ijzer-koper nanocomposieten voor zeer efficiënte sanering van Cr(VI)-verontreinigd zuur/alkalisch water, Chemical Engineering Journal (2024). DOI:10.1016/j.cej.2024.149533

Journaalinformatie: Tijdschrift voor chemische technologie

Aangeboden door de Chinese Academie van Wetenschappen