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利用PET瓶研制的新型水处理吸附剂材料

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2020年4月24日

抗生素使用量高的韩国被归类为“多重耐药细菌”(超级细菌)出现的高风险国家。据环境部透露，在畜产废水处理设施、污水处理厂、河流中检测出了抗生素物质。

韩国科学技术研究院(KIST)表示，KIST水欧洲杯线上买球循环研究中心的郑景元、崔在宇(音译)研究组开发出了利用PET废弃瓶的高效吸附剂材料。这种新材料有望帮助解决由于抗生素泄漏到水中而导致的环境毒素和耐抗生素细菌问题。

目前，最知名的有效去除水中抗生素的方法是通过热解金属-有机框架(MOF)合成多孔碳复合材料。多孔碳复合材料吸附水中的抗生素，从而去除它们。然而，由于通常用于合成MOF的有机配体非常昂贵，其成本成为该方法大规模大规模实际应用的主要障碍。

KIST研究小组为了寻找性价比更高的解决方案，将注意力转向了人们日常生活中使用的PET瓶。PET是乙二醇与对苯二甲酸聚合得到的一种高分子化合物，对苯二甲酸作为有机配体用于合成MOF。KIST研究小组从PET废瓶中提取了高纯度的有机配体，并利用该配体合成了能够在环境和经济上有效去除水中抗生素的高效吸附剂材料。

在开发这种吸附剂材料的过程中，碱性水解过程被用来诱导中和反应，从而产生高纯度的对苯二甲酸。为了使碱性水解过程的效率最大化，研究小组引入了超声波辅助相转移催化剂过程。通过优化这个过程，该团队成功地提取了100%高纯度的对苯二甲酸，然后他们用它来开发一种多孔碳复合材料。采用铁基MOF作为吸附剂的前驱体，使吸附剂具有磁性。通过这种方式，该团队能够开发出一种生态材料，在吸附过程后，利用外部磁场可以很容易地从混合物中分离出来。

KIST研究小组从吸附水中用于治疗细菌感染的抗生素“四环素”的能力方面，测试了多孔碳复合材料的有效性。试验结果表明，在一般水条件(pH 6)下，新开发的材料在90分钟左右就能去除100%的四环素，吸附率为671.14 mg/g，优于之前开发的吸附剂。为了评价多孔碳复合材料的可重复使用性，进行了5次吸附-解吸过程。即使重复使用，该材料仍能保持90%的吸附性能，表明其高度稳定性和广泛的水处理适用性。