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鈀基催化劑清除致癌物三氯乙烯性能卓越
2012-07-23
中國科技網(wǎng)訊 據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，美國萊斯大學(xué)和中國南開大學(xué)科學(xué)家合作，首次對(duì)6種鈀基和鐵基催化劑清除致癌物三氯乙烯(TCE)的能力進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試，發(fā)現(xiàn)鈀破壞TCE的能力比鐵要快得多，甚至高出鐵粉10億倍。研究人員指出，對(duì)于開展大規(guī)模TCE催化治理實(shí)驗(yàn)來說，這一發(fā)現(xiàn)有助人們從成本和效率兩方面綜合考慮，實(shí)現(xiàn)成本最優(yōu)化。相關(guān)論文將發(fā)表在8月出版的《應(yīng)用催化B輯：環(huán)境》雜志上。
TCE廣泛用作脫脂劑和溶劑，已經(jīng)有許多地區(qū)污染了地下水。在美國環(huán)保署有毒廢棄物堆場(chǎng)污染清除基金國家優(yōu)先項(xiàng)目列表中，超過一半廢品堆場(chǎng)發(fā)現(xiàn)含有TCE，單是清除地下水中TCE的成本估計(jì)要超過50億美元。
TCE分子中的碳—氯鍵非常穩(wěn)定，這在工業(yè)上很有用，但卻對(duì)環(huán)境不利。“要打破碳—氯化學(xué)鍵非常困難，而處理TCE要求只打破某些鍵而不是所有碳—氯鍵，否則可能帶來更危險(xiǎn)的副產(chǎn)物如氯乙烯。這是個(gè)大難題。”論文作者之一、萊斯大學(xué)化學(xué)與生物分子工程教授邁克爾·翁說，“通行方法是不破壞這些鍵，而用氣體或碳吸收方法物理性除去污染地下水中的TCE。這些方法容易實(shí)施卻成本很高。”后來人們發(fā)現(xiàn)純鐵和純鈀能將TCE轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒物質(zhì)，以往的金屬降解TCE是讓其在水中發(fā)生腐蝕作用，但可能產(chǎn)生氯乙烯;后來人們用金屬作催化劑來促進(jìn)碳—氯鍵斷裂，其本身并不與TCE反應(yīng)。因?yàn)殍F比鈀要廉價(jià)得多，更容易操作，因此行業(yè)內(nèi)已普遍用鐵來除去TCE，鈀只在實(shí)驗(yàn)室中使用。
邁克爾·翁和曾在萊斯大學(xué)做訪問學(xué)者的中國南開大學(xué)李淑景(音譯)等人對(duì)6種鐵基和鈀基催化劑進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，包括兩種鐵納米粒子、兩種鈀納米粒子，其中就有研究小組2005年開發(fā)的用于TCE治理的金—鈀納米粒子催化劑、鐵粉和氧化鈀鋁粉末。
他們測(cè)試了6種催化劑分解掉含TCE的水溶液中90%的TCE所需時(shí)間。結(jié)果是，鈀催化劑只花了不到15分鐘，兩種鐵納米粒子超過25小時(shí)，而鐵粉則超過了10天。李淑景說：“以往我們知道鈀的催化速度更快，但經(jīng)過對(duì)比測(cè)試才知道能快這么多。”
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