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신기술: 염료 폐수가 전분산 마이크로볼 재료 및 염료 회수 분야에서 진전을 이루다

2023/9/22 11:43:00 1

유기염료는 흔히 사용하는 색채첨가제로서 공업, 과학연구와 일상생활에 널리 응용된다.염료는 우리의 복식, 식품, 일용품을 현란하고 다채롭게 한다;염료는 현미경 아래에서 빛을 발하여 영상을 실현하여 우리가 미시세계의 신비를 밝히는 데 도움을 준다.수치가 보여준데 따르면 전 세계 유기염료의 생산량은 년당 70만톤에 달하지만 그중 근 10~15% 가 공업과 가정페수에 배출되여 이미 수질오염의 중요한 원천으로 되였으며 생태환경과 공중건강에 위협으로 되고있다.

기존 염료 폐수의 처리 방법, 예를 들면 혼합-응결법, 생물분해법은 폐수의 대부분 유기염료를 제거할 수 있는데, 이러한 방법은 염료 제거가 철저하지 않고, 적용 염료의 종류가 제한되어 있으며, 발생하는 진흙은 2차 오염을 초래하기 쉽다는 등의 문제에 직면해 있다.최근 몇 년 동안, 나노 기술, 재료 과학 기술의 급속한 발전에 따라, 촉매 산화, 필터링 및 다공성 입자 흡착과 같은 일부 신흥 재료와 염료 폐수 처리 기술이 생겨났다.촉매, 필름 및 흡착재는 염료 폐수 처리를 완료 한 후 재사용할 수 있지만 염료의 회수는 덜 중요시됩니다.그 원인은 유기염료가 탈착하는 과정에 일반적으로 수용액에 무기산, 알칼리 또는 소금이 함유된 세척액을 첨가하여 유기염료의 회수과정을 더욱 복잡하게 하는데 있다.

최근, 중국과학원 이화기술연구소 생체모방재료와 계면과학 중점실험실은 새로운 표면이질 나노구조화 입자 전분산 전략을 제기하여 전분산된 친수-소수이질 마이크로볼을 제조하였다.이 마이크로볼들은 일련의 용제(물, 에탄올, 메탄 등)에서 전분산의 우수한 성능을 보여주며 폐수에서 유기염료를 회수하는 것을 실현했다.

최근 몇 년 동안 이화소 연구원 왕수타오 팀은 유액 계면 중합 합성 이질 구조 마이크로볼의 새로운 방법을 제시했고, 그 고효율 분리 응용에서 일련의 혁신적인 성과를 거두었다: 다양한 유액 계면 중합 합성 방법을 발전시켰고, 서로 다른 사이즈, 화학 구성, 공극, 표면 나노 구조를 가진 일련의 이질 마이크로볼을 제조했다.복잡한 생물류체에서 흔적당 펩타이드의 분리, 비슷한 크기의 단백질의 분리, 바이러스 핵산 분리, 암 환자의 외주 혈중 흔적 순환 종양세포의 분리, 수중 흔적 마이크로 기름방울의 분리 등을 실현하여 크로마토그래피 기둥, 마이크로 분리 기둥, 마이크로 흐름 제어, 종이 크로마토그래프 등 분리 부품을 구축하였다.또한 이 팀은 위의 성과를 바탕으로 종합 기사를 작성했습니다.

친수-소수이질미구 표면에는 교대하는 친수, 소수 성분이 있다(그림1).이런 구조는 고극성용제(물)의 전개에 유리할뿐만아니라 중극성용제(에탄올 등 유기용제), 저극성용제(메탄 등 유성유기용제)의 전개에도 유리하다.이밖에 친수지역에서는 과립간에 정전기배척작용을 제공함으로써 부동한 용제에서 량호한 분산을 실현할수 있는 대전기단을 쉽게 도입할수 있다 (그림2).이 독특한 전체 분산성을 이용하여, 팀은 기계 염료가 함유된 폐수에서 염료를 분리하여 회수하는 전략을 발전시켰다.염료는 물속에서 마이크로볼에 흡착되고, 여과를 통해 정화된 물과 염료가 흡착된 마이크로볼, 다시 이 마이크로볼을 유기용제에 분산시켜 염료의 탈착을 실현하며, 여과를 통해 염료가 용해된 유기용제, 염료는 증류를 통해 회수되며, 동시에 마이크로볼은 재활용된다 (그림 3).

친수-소수 이질 마이크로볼은 유기 염료의 회수에 전망이 밝은 재료를 제공한다.유기염료를 회수하는 과정에는 유기용매만 첨가하면 되며 무기산, 알칼리 또는 소금이 함유된 세척액을 첨가할 필요가 없다.유기용제는 간단한 증류를 통해 염료에서 쉽게 제거할 수 있어 무기산, 알칼리, 소금을 제거하는 복잡한 절차를 피할 수 있다.이런 재료는 환경오염물처리, 자원회수리용, 해양자원부집추출, 생물분자검측 등 복잡한 견본의 분리분석분야에서 광활한 응용전망을 갖고있다.

왕수도는 다음과 같이 표시했다. 이렇게 다년간 팀은 줄곧 계면화학설계를 리용하여 분리기술중의"뿌리재료"창제의 난제를 해결하려고 시도해왔는데 마침내 마이크로볼재료를 분리하는데서 돌파를 가져왔다.

관련 연구 결과는 Heterostructure particles enable omnidispersible in water and oiltowards organic dye recycle이라는 제목으로'네이처-커뮤니케이션'(NatureCommunications)에 게시되어 있습니다.연구사업은 국가자연과학기금 중점항목과 국가중점연구개발계획 등의 지원을 받는다.화남이공대학의 과학연구일군이 연구에 참여하였다.