新型光熱轉化碳纖維助力印染廢水治理
來源於網絡 發佈時間: 2019-01-08
印染廢水是當前國内外公認的較難處理的工業廢水之一，其主要由退漿廢水、煮練廢水、漂白廢水、絲光廢水、染色廢水和印花廢水等組成，具有成分複雜、色度高、有毒物質多的特點，屬于含有一定量有毒物質的有機廢水。印染廢水的處理通常采用以厭氧(水解酸化)-好氧(生物接觸氧化)組合法為主體，輔以物理化學處理的組合處理工藝。
太陽能作為一種清潔、可再生的綠色能源，已經被廣泛應用于光伏發電、光催化及光熱轉化等領域。其中，基于光熱轉化原理進行污水淨化是一種低成本、低維護的環境友好型技術。目前的光熱轉化材料主要有碳基材料、等離激元材料以及半導體材料等，上述材料由于自身的物理化學穩定性，在高鹽霧、高溫度、高濕度以及高腐蝕等極端環境下存在應用局限。
為解決上述問題，中國科學院甯波材料技術與工程研究所科研團隊設計并制備了一種具有超穩定環境耐受性的碳纖維材料，用于在光熱轉化層進行多種介質的純化。該團隊利用水熱合成技術在碳纖維表面引入穩定的碳層，以提高碳纖維表面粗糙度，且通過碳化改性過程引入部分極性官能團。改性後的碳纖維的表面極性提高，使得碳纖維能夠依靠纖維之間的毛細管作用對液體(水或者有機溶劑)進行自提取，不需要附加額外的汲取材料，簡化了太陽能蒸發器件的設計。
碳化改性碳纖維的光熱轉化效率高，對于水包油乳液(非揮發性矽油)具有良好的去除效果，且可對印染行業中含染料的有機溶劑表現出良好的脫色及純化效果，同時，碳纖維具有豐富的多級纖維結構及良好的毛細汲水能力，對于高鹽海水在纖維表面的結晶具有良好的溶解及自修複能力。碳化改性碳纖維材料，在多介質純化領域具有廣闊的應用前景，大大拓展了目前碳纖維以及光熱轉化材料在溶劑純化方面的應用領域。
太陽能作為一種清潔、可再生的綠色能源，已經被廣泛應用于光伏發電、光催化及光熱轉化等領域。其中，基于光熱轉化原理進行污水淨化是一種低成本、低維護的環境友好型技術。目前的光熱轉化材料主要有碳基材料、等離激元材料以及半導體材料等，上述材料由于自身的物理化學穩定性，在高鹽霧、高溫度、高濕度以及高腐蝕等極端環境下存在應用局限。
為解決上述問題，中國科學院甯波材料技術與工程研究所科研團隊設計并制備了一種具有超穩定環境耐受性的碳纖維材料，用于在光熱轉化層進行多種介質的純化。該團隊利用水熱合成技術在碳纖維表面引入穩定的碳層，以提高碳纖維表面粗糙度，且通過碳化改性過程引入部分極性官能團。改性後的碳纖維的表面極性提高，使得碳纖維能夠依靠纖維之間的毛細管作用對液體(水或者有機溶劑)進行自提取，不需要附加額外的汲取材料，簡化了太陽能蒸發器件的設計。
碳化改性碳纖維的光熱轉化效率高，對于水包油乳液(非揮發性矽油)具有良好的去除效果，且可對印染行業中含染料的有機溶劑表現出良好的脫色及純化效果，同時，碳纖維具有豐富的多級纖維結構及良好的毛細汲水能力，對于高鹽海水在纖維表面的結晶具有良好的溶解及自修複能力。碳化改性碳纖維材料，在多介質純化領域具有廣闊的應用前景，大大拓展了目前碳纖維以及光熱轉化材料在溶劑純化方面的應用領域。
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