中科院固體所探索土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)新途徑
當(dāng)前我國正處在經(jīng)濟的迅速增長期，伴隨著經(jīng)濟活動的過程，環(huán)境污染也在同步增長，如大量化工企業(yè)的排污和農(nóng)藥化肥的施用等，使得各地相繼出現(xiàn)了嚴重的污染事件，土壤污染問題在日益顯現(xiàn)，土壤污染面積在逐年增加。而一般的環(huán)境污染，不管是空氣中的鉛、汞，還是污水里的鎘、砷，在逐漸沉淀之后，最后都會造成土壤污染。然而，科技工作者迄今還沒有找到一種既經(jīng)濟、有效，又適合大規(guī)模土壤(場地)治理的修復(fù)模式，大多還處于實驗室探索階段。
中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理所納米材料研究室的科研人員最近研發(fā)出一系列兼具納米尺度材料強吸附性、高比表面積和高活性以及微米尺度材料抗團聚、易分離和可穩(wěn)定循環(huán)利用等特性的新型微/納結(jié)構(gòu)材料，為重金屬污染土壤的滲透墻反應(yīng)修復(fù)等技術(shù)提供了新型吸附劑和投料。
這種微/納結(jié)構(gòu)材料是通過納米尺度單元(如納米管、納米片及納米顆粒等)按照一定的規(guī)律組裝成的微米尺度結(jié)構(gòu)材料，既保持了納米材料高比表面積與強的吸附特性的優(yōu)點，又克服了納米材料在使用時結(jié)構(gòu)不穩(wěn)、易團聚的不足？蒲腥藛T通過以下方法獲得了不同的微/納結(jié)構(gòu)材料：
一是基于結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)劑的水熱法，獲得系列新型微/納結(jié)構(gòu)材料。如：采用乙二胺導(dǎo)向劑合成了蜂巢紡錘狀的ZnO微/納結(jié)構(gòu)材料(Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 1047-1056)，采用乙二醇誘導(dǎo)劑合成了多孔ZnO片狀微/納結(jié)構(gòu)材料(J. Mater. Chem., 2010, 20, 8582-8590)等。
二是基于模板-侵蝕策略，合成了系列微/納結(jié)構(gòu)空心球。如：硅酸鎳微/納結(jié)構(gòu)空心球，在酸溶液處理的情況下可得到多孔氧化硅空心球，在還原性氣氛下可得到鎳與氧化硅復(fù)合的微/納結(jié)構(gòu)空心球的普適方法(Langmuir, 2010, 26(18), 14830-14834)。相關(guān)的系列成果如硅酸銅和硅酸鎂等發(fā)表在《化學(xué)通訊》、《歐洲化學(xué)》、《納米科學(xué)與技術(shù)》及《納米技術(shù)》等雜志上，并申請了相關(guān)的國家發(fā)明專利。
類似地，以金屬/金屬氧化物芯殼結(jié)構(gòu)微球為模板進行弱酸侵蝕，可獲得氧化物空心球。如：Zn/ZnO芯殼結(jié)構(gòu)微球，在弱酸(如酒石酸)的選擇性侵蝕下，可得到ZnO空心球；在含有金屬離子的弱酸侵蝕下，可得到組裝有金屬納米顆粒的ZnO空心球；在含有兩種金屬離子的弱酸刻蝕情況下，可得到組裝有兩種金屬納米顆粒的ZnO空心球，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在美國化學(xué)會ACS Nano雜志上(ACS Nano, 2008, 2(8), 1661-1670)。
三是提出基于有機功能團/金屬之間的弱絡(luò)合作用的新型復(fù)合纖維的設(shè)計思路，利用電紡技術(shù)，獲得了系列有機/無機復(fù)合微/納結(jié)構(gòu)多孔纖維，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在英國化學(xué)會《材料化學(xué)雜志》上(J. Mater. Chem., DOI: 10.1039 /C0JM02334E)。
上述各種微/納結(jié)構(gòu)材料適合工程化合成，條件溫和、簡單、可控，適宜在土壤重金屬污染治理中作為反應(yīng)滲透墻及包施技術(shù)很好的吸附劑材料，這些研究結(jié)果為下一步針對土壤中持久性污染物的治理工作奠定了材料基礎(chǔ)。
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