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伯克利实验室科学家设计的材料以原子精度去除废水中的铜

我们依靠水来解渴,灌溉富饶的农田。但是,一旦原始水被废弃的铜矿的废水污染,您该怎么办?

一种有前途的解决方案依赖于通过称为吸附的分离过程从废水中捕获重金属原子(例如铜离子)的材料。但是商用铜离子捕获产品仍然缺乏化学特异性和负载能力,无法将重金属与水精确分离。

现在,由能源部劳伦斯·伯克利国家实验室(Berkeley Lab)领导的一组科学家设计了一种名为ZIOS(咪唑锌水杨醛肟锌)的新材料,该材料以前所未有的精度和速度靶向并捕获废水中的铜离子。在最近发表在《自然通讯》杂志上的一篇论文中,科学家们说ZIOS为水处理行业和研究界提供了一种水修复技术的第一个蓝图,该技术可以清除特定的重金属离子,并在原子水平上进行了一定程度的控制。超越了当前的最新水平。

高级作者杰夫·厄本(Jeff Urban)说:“ ZIOS具有迄今已知的任何材料都具有的高吸附能力和最快的铜吸附动力学,”伯克利实验室分子铸造所的无机纳米结构实验室负责人。

这项研究体现了Molecular Foundry的标志性工作-在纳米级(十亿分之一米)进行了优化的材料的设计,合成和表征,可用于医学,催化,可再生能源等领域的复杂新应用。

例如,Urban将他的大部分研究重点放在了从硬质和软质两种超薄材料的设计中,以用于各种应用,从经济高效的海水淡化到可再生能源应用的自组装2D材料。

伯克利实验室分子铸造所的前博士后研究员Ngoc Bui说:“而我们试图在这里模仿的是自然界所执行的复杂功能,例如当组成细菌细胞的蛋白质选择某些金属来调节细胞代谢时”他现在是俄克拉荷马大学化学,生物和材料工程专业的助理教授。

她补充说:“ ZIOS帮助我们仅选择和去除水中的铜,铜是一种与疾病和器官衰竭有关的污染物,而铜不会去除所需的离子,例如营养或必需矿物质。”

在原子水平上的这种特异性也可以导致更廉价的水处理技术,并有助于回收贵金属。“当今的水处理系统是'大量分离技术',它们消除了所有溶质,无论其危害性或价值如何,”国家水创新联盟(NAWI)和水能弹性研究主管Peter Fiske表示。伯克利实验室的研究所(WERRI)。“具有高选择性,耐用性的材料可以捕获特定的痕量成分,而不会被其他溶质加载或随着时间的流逝而破碎,这对于降低水处理的成本和能源至关重要,它们也可以使我们'开采'废水用于贵重金属或其他微量成分。”

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