在能源部橡树岭国家实验室（ORNL），科学家正在使用一种特殊材料来处理全球水挑战，该特殊材料是专门为同时从水中清除两种致命和重金属污染物的。
橡树岭国家实验室的研究人员设计了一种吸附剂材料，以同时从水资源中同时清除有毒的铬和砷。图片来源：美国能源部Adam Malin/Ornl。
目前位于Elementis Global的Ornl和Ping Li的化学科亚博老虎机网登录学部门的Santa Jansone-Popova发现，在实际条件下，在水资源中，具有高选择性的砷和铬的吸附剂，其中水资源由几个化学上相似的元素组成。
该研究的结果在杂志上报道小的已经说明，新材料有可能以平衡的2对1比率捕获砷和铬。基本进步是造成砷和铬捕获之间协同作用的原因，因此材料抓取的铬越多，它也可以去除的砷越多。
吸附剂很少同时捕获两种污染物，并且在现实的情况下快速有效地工作以解决全球广泛的水条件。
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在世界范围内，砷和铬是饮用水中发现的两种最有害的污染物。两者都是有毒的，可能会导致有害的健康影响，例如癌症。
即使是低水平的生物剂量，也可能对生物体构成相当大的威胁，并且可以逐渐达到有害量。
这些要素自然而然地发生，但是随着广泛采矿，生产和制造业的副产品的行业和城市化，它们在环境中的存在却增加了。排放会影响空气，土壤和水，但饮用水被称为最一般的接触途径。
就水而言，这种金属溶解以形成砷和铬酸盐或盐，它们在化学上与自然存在于硫酸盐，磷酸盐，磷酸盐，碳酸氢盐和硝酸盐中的有利矿物质相似。砷和铬酸盐在水中具有高度流动性，并且具有深远的影响。
它们不会降级，并且在周围的情况下是永久的。需要有针对性的方法将这种金属与对生态系统至关重要的有害矿物质盐分离。
Jansone-Popova是ORNL组的一部分，该组专门研究旨在针对特定元素并将其固定到表面的吸附剂和材料进行研究。亚博网站下载吸附剂在回收有价值的金属或从周围消除污染物中有广泛的应用。
它们是最有前途的水处理选择之一，因为它们负担得起，容易部署并可以迅速工作以过滤供水，但是需要在清理方案中量身定制供实际使用。
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Jansone-Popova补充说：“面临的挑战是设计可以有效隔离痕量的有害元素的材料，这些亚博网站下载有害元素与水中发现的散装化学物质非常相似。”
就吸附剂设计而言，选择性是关键。由于材料的表面提供了有限的房地产，因此目的是仅抓住目标元素并在吸附剂填充之前尽可能多地捕获，并需要回收或更换。
选择性不佳的材料不足以在混合环境（亚博网站下载如水）中占用类似元素的混合环境中的单一目标的准确性。
早些时候，Jansone-Popopova领导着具有高选择性的吸附剂的设计，该铬酸盐的选择性很快，并且在竞争对手的存在中起作用，以净化水。
杂志报道的一项研究环境科学技术亚博老虎机网登录展示了新型材料有助于在一分钟内（百万到十亿美元的10份）在一分钟内降低100倍的铬酸盐浓度，并达到低于美国环境保护局固定的允许限制的一定水平。
与Ping Li的合作建立在当前方法的基础上，希望建立一个仅使用一种材料来捕获砷和铬酸盐的框架。
李说：“我们的起始材料非常有效地捕获其最有毒形式的六价铬，但该方法并非设计为砷的选择性。然而，随着这种反应的发生，材料的变化，为新化学物质创造了一个平台。透明
科学家改变了原始结构，以将被捕获的铬-6降低到毒害较少的状态，即Chromium-3。同样，铬-3具有提供锚点结合砷酸盐的优势。新结构允许产生稳定的铬酸盐 - 芳烃簇的化学反应，这些簇被有力地粘结到表面上。
The outcome efficiently traps the toxins in a permanent manner as they will not wash off or separate from the filter material in the absence of intentional removal by chemical processing.
“我们利用了六价铬的有效捕获来引入一种可能与砷结合的新体系结构,” stated Li.
Chromate arsenate, once utilized as an additive in pressure-treated lumber, offered inspiration for the structure.
该小组已为结构提供专利，并正在与合作者一起工作，将方法扩展到其他环境污染物。
这样的基本发现可以帮助我们减少环境中的有毒污染物，并实现清洁水的监管目标。
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这项研究得到了科学办公室的财务支持，并使用了ORNL科学的计算和数据环境的资源。亚博老虎机网登录
期刊参考：
Li，P。，等。（（2022) Bifunctional Ionic Covalent Organic Networks for Enhanced Simultaneous Removal of Chromium(VI) and Arsenic(V) Oxoanions via Synergetic Ion Exchange and Redox Process.小的。doi.org/10.1002/smll.202104703。
Source:https://www.ornl.gov/