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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

  中國科技網訊 據物理學家組織網近日報道,美國萊斯大學和中國南開大學科學家合作,首次對6種鈀基和鐵基催化劑清除致癌物三氯乙烯(TCE)的能力進行了對比測試,發現鈀破壞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,對于開展大規模TCE催化治理實驗來說,這一發現有助人們從成本和效率兩方面綜合考慮,實現成本最優化。相關論文將發表在8月出版的《應用催化B輯:環境》雜志上。

  TCE廣泛用作脫脂劑和溶劑,已經有許多地區污染了地下水。在美國環保署有毒廢棄物堆場污染清除基金國家優先項目列表中,超過一半廢品堆場發現含有TCE,單是清除地下水中TCE的成本估計要超過50億美元。

  TCE分子中的碳—氯鍵非常穩定,這在工業上很有用,但卻對環境不利。“要打破碳—氯化學鍵非常困難,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的副產物如氯乙烯。這是個大難題。”論文作者之一、萊斯大學化學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。這些方法容易實施卻成本很高。”后來人們發現純鐵和純鈀能將TCE轉變為無毒物質,以往的金屬降解TCE是讓其在水中發生腐蝕作用,但可能產生氯乙烯;后來人們用金屬作催化劑來促進碳—氯鍵斷裂,其本身并不與TCE反應。因為鐵比鈀要廉價得多,更容易操作,因此行業內已普遍用鐵來除去TCE,鈀只在實驗室中使用。

  邁克爾·翁和曾在萊斯大學做訪問學者的中國南開大學李淑景(音譯)等人對6種鐵基和鈀基催化劑進行了一系列實驗,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。

  他們測試了6種催化劑分解掉含TCE的水溶液中90%的TCE所需時間。結果是,鈀催化劑只花了不到15分鐘,兩種鐵納米粒子超過25小時,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,但經過對比測試才知道能快這么多。”

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