饮用水重金属离子去除和电化学检测机理研究获进展

2011-10-18 21:32 来源: 中国科学院
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  饮用水重金属离子的去除与检测,是21世纪人类面临的重大研究课题。重金属离子以多种形态存在于饮用水中,只要微量浓度即产生毒性效应,且具有持续性和放大作用。因而,发展高效去除和检测饮用水中的重金属离子的技术至关重要。

  近期,中科院合肥物质科学研究院智能所仿生功能材料与传感器件研究中心973首席科学家刘锦淮研究员和中科院“引进海外杰出人才”黄行九研究员率领的课题组首次制备了具有蛋形水母状的γ-AlOOH(勃姆石)@SiO2/Fe3O4空心磁性微球,该磁性微球能够高效地去除水中的Pb2+,Cu2+,Hg2+,Cd2+,Zn2+等二价重金属离子,且能够通过磁性分离解决常规吸附剂难以回收利用的难题。同时,课题组科研人员采用蛋形水母状的γ-AlOOH(勃姆石)@SiO2/Fe3O4空心磁性微球修饰电化学电极,能实现对痕量Pb2+,Cu2+,Hg2+,Cd2+,Zn2+五种重金属离子实现高灵敏同时的电化学检测,且具有非常好的选择性和检测下限。课题组科研人员经过一系列论证表明,修饰电极的电化学行为和修饰材料的优异吸附性能之间具有相关性,并在此基础上提出了吸附-电化学还原-溶出的重金属离子检测模型,模型对于揭示纳米材料修饰电极的电化学行为具有极其重要的科学意义。

  以上研究工作得到了国家重点基础研究发展计划(973项目)“应用纳米技术去除饮用水中微污染物的基础研究”、“面向持久性有毒污染物痕量检测与治理的纳米材料应用基础研究”、国家自然科学基金委重大研究计划“纳米制造的基础研究”、中科院“引进海外杰出人才”百人计划等项目的支持。相关研究结果已分别发表在英国皇家化学学会(RSC)的国际知名学术期刊《材料化学期刊》(J. Mater. Chem., 2011, 21, 16550-16557)和《化学通讯》(Chem. Commun., 2011, 47, 11062-11064)上。

  

蛋形水母状的γ-AlOOH(勃姆石)@SiO2Fe3O4空心磁性微球去除水中Pb2+的吸附容量曲线

  

蛋形水母状的γ-AlOOH(勃姆石)@SiO2Fe3O4空心磁性微球修饰电极实现对水中Pb2+,Cu2+,Hg2+,Cd2+,Zn2+五种重金属离子实现高灵敏同时检测