稻草,作为农业废弃物,随处可见、廉价环保,却鲜有人关注它在环保领域的潜力。研究人员用稻草为“骨架”,通过化学改性,将功能丰富的PAMAM树状大分子接枝在稻草表面。PAMAM分子拥有大量空腔和活性官能团,能够和稀土离子“握手言和”,实现强力吸附。改性后的稻草不仅保留了天然材质的环保和经济优势,还具备了更强的吸附能力。
这种复合材料的制作过程相对简单,使用常见的交联剂环氧氯丙烷将PAMAM固定在稻草上,形成稳定的吸附剂。这不仅提升了稻草的吸附功能,也避免了PAMAM本身水溶性带来的使用限制。可以说,这种材料是农业废弃物与高科技材料的完美结合,既环保又高效。
实验显示,这种PAMAM接枝稻草吸附剂对三种常见稀土金属离子——钕(Nd³⁺)、钐(Sm³⁺)和镧(La³⁺)的吸附效果非常理想。经过4小时的吸附过程,吸附剂能分别吸附出约47、40和50毫克的金属离子每克材料。这样的吸附量不仅说明材料对稀土离子的亲和力强,还能在较短时间内达到吸附平衡,便于实际工程应用。
从动力学和热力学分析来看,吸附过程主要是化学吸附,且随温度升高吸附效果更佳,过程自发且伴随熵增。这意味着材料吸附稀土离子时,化学键的形成是主力,且过程符合自然规律,环保且高效。更重要的是,材料的性能在酸碱度(pH)3到7的水体环境中表现稳定,适应性强。
首先,这种材料利用了农业废弃物,变废为宝,实现资源的循环利用,符合绿色低碳理念。其次,PAMAM树状大分子的改性赋予稻草强大的吸附能力,远胜普通天然材料,可以有效清除水中的稀土污染物,避免二次污染。最后,制备工艺简便、材料价格低廉,具备大规模应用的潜力。
在稀土污染日益受到关注的今天,PAMAM接枝稻草吸附剂的问世,带来了既环保又高效的解决方案。它不仅帮助企业和环保机构提升污染治理效率,也为稀土资源的回收利用打开了新思路。