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多氯联苯(PCBs)作为典型持久性有机污染物危害极大。研究人员制备二羟基联苯分子印迹聚合物(DHBP-MIP)去除 PCBs。优化制备条件后,其吸附容量达 8.43 mg g-1 ,选择性好、可重复使用,为去除环境中 PCBs 提供支持。
在环境的大舞台上,多氯联苯(PCBs)就像一群隐藏的 “小怪兽”,它们毒性高、持久性强,还能在环境中远距离迁移和生物累积。自 2001 年被列入《斯德哥尔摩公约》管控名单后,尽管大多数国家禁止了其生产和使用,但这些 “小怪兽” 依旧从老旧设备和废弃物堆中慢慢溜到环境里,给人类健康和生态环境带来严重威胁。研究表明,PCBs 不仅可能致癌,还与肥胖、痴呆、心血管疾病、糖尿病等诸多病症脱不了干系,妥妥的 “健康破坏者”。
为了打败这些 “小怪兽”,科研人员尝试了各种方法。填埋法会污染土壤、空气和水;高温焚烧法存在隐患;高级氧化法对 pH 要求苛刻,还会产生金属泥二次污染;光催化降解成本高;生物处理周期长且费用不菲。吸附法因高效、操作简单、吸附剂可重复使用、二次污染少等优点受到关注,不过传统吸附剂在复杂环境中容易受到干扰,去除 PCBs 的效率大打折扣。
在此背景下,研究人员踏上了寻找 “秘密武器” 的征程。来自未知研究机构的科研团队开展了一项针对 PCBs 去除的研究。他们以无毒的 4,4'- 二羟基联苯(DHBP)为模板分子,采用虚拟模板印迹策略,制备了二羟基联苯分子印迹聚合物(DHBP-MIP),试图利用分子印迹技术的高选择性,精准识别并吸附 PCBs,同时抵御其他干扰物质,从而实现高效去除 PCBs 的目标。研究成果发表在《Environmental Research》杂志上,为环境治理领域带来了新的曙光。
研究人员在此次研究中主要运用了以下关键技术方法:首先是分子印迹技术,通过该技术制备出 DHBP-MIP 材料;接着开展批量吸附实验,以此评估材料的吸附条件、选择性和可重复使用性;还对材料吸附 PCBs 的吸附等温线模型、吸附动力学和热力学模型进行了深入探究。
下面来看具体的研究结果:
- 优化制备条件:经过一系列实验,研究人员发现,当功能单体与模板分子的最佳摩尔比为 3:1、交联剂与模板分子的最佳摩尔比为 40:1,且预组装时间为 12 小时时,制备出的 DHBP-MIP 性能最佳。
- 吸附条件研究:实验表明,当 DHBP-MIP 粒径在 58 - 74μm、用量为 10mg、PCBs 初始浓度为 20mg/L 时,其吸附容量可达 8.43mg/g。而且,温度、pH 等吸附条件对 PCBs 的吸附有着显著影响。
- 吸附模型探究:DHBP-MIP 对 PCBs 的吸附过程遵循准二级动力学和 Freundlich 等温线模型。这意味着吸附过程并非简单的物理吸附,而是存在化学吸附作用;Freundlich 等温线模型则说明吸附是一个不均匀的过程。同时,该吸附过程是自发的放热过程,液膜扩散是影响 PCBs 去除率的重要因素。
- 吸附选择性研究:无论是在单组分体系还是多组分体系中,DHBP-MIP 对 PCBs 都展现出了优异的选择性吸附能力。在多组分体系中,它对所有 PCBs 和干扰底物的选择性系数均大于 1,能精准地从复杂环境中 “抓住” PCBs。
- 再利用性和稳定性研究:DHBP-MIP 还具备高再利用性和稳定性,经过多次使用后,依然能保持良好的吸附性能,这为其实际应用提供了有力保障。
综合上述研究结果,此次研究成功制备出了性能优异的 DHBP-MIP 材料。该材料在 PCBs 去除方面表现出色,不仅吸附容量大、选择性好,而且可重复使用,稳定性高。这一成果为从环境中精准、高效地去除 PCBs 提供了理论和技术支持,有望在环境污染治理领域发挥重要作用,帮助人类更好地应对 PCBs 带来的环境挑战,守护生态环境和人类健康。未来,或许还可以进一步拓展该材料在不同环境介质中的应用研究,探索其大规模生产和应用的可行性,让这一 “秘密武器” 在环境治理战场上发挥更大的威力。