德雷塞尔大学的研究人员发现了一种合适的材料，可以有效地捕获汞——即使是低水平的汞——并清理被污染的水体。
根据首席研究员Masoud Soroush的说法，吸附——化学吸附和去除污染物的过程——由于相对简单，似乎是去除水中汞最有前途的技术。
Soroush在一份媒体声明中说:“现代吸附剂，如树脂、介孔二氧化硅、硫族化合物和介孔碳，比传统吸附剂，如活性炭、粘土和沸石，对汞的亲和力低，容量低，具有更高的效率。”“然而，所有这些材料的问题是，它们的汞去除效率仍然很低，它们无法将汞含量降低到十亿分之一以下。”
Soroush的来自德雷克塞尔大学和坦普尔大学的研究团队已经探索了合成和使用表面改性的碳化钛MXene来去除汞。MXenes是一个二维纳米材料家族，十多年前被发现，并展示了许多特殊的特性。
碳化钛MXene
在汞离子去除方面，碳化钛MXene的优点是表面带负电荷，表面化学的可调性和多功能性，使其具有去除重金属离子的吸引力。
Soroush说:“我们知道，2D材料，如氧化石墨烯和二硫化钼，以前可以通过吸附有效地去除废水中的重金属，因为它们的化学功能/结构可以吸引金属离子。”“MXene是一种类似的材料，但我们估计碳化钛MXene比其他材料有更大的吸收能力，因此它是一种更好的汞离子吸附剂。”
但Soroush的团队需要对碳化钛MXene的化学结构进行关键的调整，以进一步改善材料，完成最具挑战性的任务之一。
“水银被称为水银是有原因的——它一旦被排放到环境中，无论是通过燃烧化石燃料、采矿，还是废物焚烧，就会非常容易逃逸，”Soroush解释说。“它会迅速改变其化学形态，增加毒性，使其难以从水体中清除，因为它不可避免地会积聚在水体中。因此，为了更快地吸引汞离子，我们需要修改碳化钛MXene薄片的表面。”
汞离子与碳化钛MXene表面存在天然的吸引力，金属离子带正电荷，而MXene薄片表面带负电荷。然而，为了更有力地将汞离子从水中拉出，研究小组需要增强这种吸引力。
为此，他们用氯乙酸处理MXene薄片——这一过程被称为羧基化——使MXene具有高流动性、强羧酸基团，增加了MXene薄片表面的负电荷，提高了薄片吸引和保留汞离子的能力。
快mercury-ion吸收
其结果是一种名为羧基化碳化钛MXene的新型吸附剂，该吸附剂对汞离子的吸收速度更快，容量也比市面上所有的吸附剂都大。
Soroush说:“事实证明，羧基碳化钛MXene远远优于目前用于去除汞离子的吸附剂材料。”“在一分钟内，它能够从浓度为百万分之50的水样中去除95%的汞离子，这意味着它足以有效和高效地用于大规模废水处理。”
在5分钟内，碳化钛MXene和羧基化碳化钛MXene从被浓度在百万分之一到千分之一之间的汞离子污染的10ml水样中去除了98%的汞离子。
“这表明[MXene]和[羧基MXene]由于其特殊的结构特性和高密度的表面官能团，是去除废水中汞离子的有效吸附剂，”该团队在《危险材料杂志》上发表的一篇论文中写道。
一般来说，金属离子的吸附机理遵循两个步骤;首先，离子迅速吸附在可用的活性位点上，这一过程是迅速的。随着吸附位点的填满，吸附过程缓慢，离子需要扩散到孔隙和层间。

来源：www.mining.com

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