無機-有機雜化材料應用于選礦廢水中微細顆粒及重金屬離子去除的研究取得重大進展
選礦廢水排放量約2億噸/年，占全國工業廢水的10%，直接排放將造成對環境的污染和水資源的極大浪費，因此實現選礦廢水循環回用具有巨大的經濟和社會效益。微細顆粒及重金屬離子是制約廢水回用的兩大關鍵因素，將直接導致后續浮選指標的惡化。陳運法課題組針對微細顆粒和重金屬離子的高效去除，設計合成了無機-有機雜化材料，實現了功能基團的充分利用和無機與有機組分吸附機理的高效協同。研究取得的重大進展如下：
（1）針對脈石成分顆粒比重低、粒度細、表面帶負電的特點，設計合成具備星型結構的氫氧化鋁-聚丙烯酰胺雜化材料，用于氰化尾礦懸浮液的絮凝處理。結果表明，顆粒粒度越細，該材料的絮凝優勢越明顯，且與聚丙烯酰胺相比，該材料可將懸浮液的初始沉降速率提高9倍以上，濁度去除率提高19倍以上。目前實驗室完成了公斤級產品的放大生產，并將其應用于陶瓷廢水的處理，該材料可在市售絮凝劑正常用量1/3的條件下達到與市售絮凝劑相當的絮凝效果。相關研究成果發表在Minerals Engineering（2016, 89, 108–117）和Water Science and Technology（DOI: 10.2166/wst.2017.422, in press）上。
（2）在氫氧化鋁-聚丙烯酰胺高效雜化結構的基礎之上，往聚丙烯酰胺側鏈中引入二硫代氨基甲酸鹽基團，同時實現微細顆粒的絮凝及重金屬離子的螯合。該螯對Cu2+的飽和吸附量可達6.515 mmol/g，Pb2+的飽和吸附量可達4.312 mmol/g，并在含正電微細顆粒和重金屬離子二元體系廢水的處理中對重金屬離子及濁度去除率均達到97%以上，對負電微細顆粒的濁度去除率也可達80%。相關研究成果發表在Journal of Applied Polymer Science（2017, 134, 45431）上，并作為當期的封面文章。
（3）在材料氫氧化鋁-聚丙烯酰胺-二硫代氨基甲酸鹽的基礎之上，引入陽離子單體合成高分子共聚物，以合理調整材料的載荷量。該材料更好地適用于負電微細顆粒與重金屬離子的共存體系，可實現高達95%以上的濁度去除率以及90%以上的重金屬離子去除率。該材料對Cu2+ 和Pb2+的飽和吸附量分別可達4.965 mmol/g 和 2.834 mmol/g。相關研究成果發表在Journal of Environmental Sciences（https://doi.org/10.1016/j.jes.2017.08.026, in press）上。
該研究得到了國家自然科學基金（51202249）、863計劃（2011AA06A104）和中國科學院戰略先導計劃（XDA09040100）的支持。
