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科技動態

青島能源所利用廢棄玉米秸稈制備高效除磷器件

撰稿: 青島生物能源與過程研究所 發布時間:2022-05-10
   金屬有機框架(MOFs)材料具有比表面積高、密度低、易于調控修飾等優點,在污染物吸附領域具有巨大的應用潛質。然而,合成的MOFs通常是納米/微米級的粉末,在實際應用中需要通過添加膠黏劑或壓片等手段成型,這一過程會導致孔道減少、傳質受阻,大幅降低MOFs的效率。如何在保持MOFs固有特性的前提下,將MOFs塑造成面向應用的整體材料仍具挑戰。
  為了解決以上問題,青島能源所王光輝研究員帶領的多孔催化材料研究組以廢棄玉米秸稈為載體,開發了一種用于連續流水體除磷的新型MOFs器件。相關研究發表在Chemical Engineering Journal《化學工程》雜志上。
  該研究團隊利用溶劑熱法,在玉米秸稈的細胞壁表面均勻生長了一層UiO-66 MOFs膜,制備了UiO-66/MS材料,并將其組裝成了過濾器件。玉米秸稈獨特的生物結構提供了發達的傳質通道,UiO-66的單層膜形態促進了吸附位點的暴露,使UiO-66的本征磷酸鹽吸附性能得以充分發揮。在連續流實驗中(通量300 L·m-2·h-1),UiO-66/MS器件可將初始P濃度為3 ppm的磷污染水體修復至中國一級污水排放標準的要求范圍內。同時,該研究也為廢棄玉米秸稈的增值利用提供了一種新途徑。
  該論文的第一作者是青島能源所的李德昌博士和博士研究生張潛,通訊作者為王光輝研究員。上述工作得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金、中國博士后基金等項目的資助。
  
  圖 1. UiO-66/MS的合成示意圖和結構表征圖
  De-Chang Li1, Qian Zhang1, Wen-Quan Wang and Guang-Hui Wang*. Filter fabrication by constructing metal-organic frameworks membrane on waste maize straw for efficient phosphate removal from wastewater. Chem. Eng. J., 2022, 136461.
  專利:一種MOF/玉米秸稈復合材料及器件的制備方法和應用,申請號: 2022103903279.
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