科学家发明一种更高效能、更节省用水、更环保且有极佳潜力用于移除放射线活性金属的新方法。
爱达荷大学莫斯科校区(University of Idaho, Moscow)化学系魏建谟教授(Chien M. Wai)的研究小组以CO2的超临界流体 (Supercritical fluid)和介面活性剂 (Surfactant)所混合的微乳化溶液 (Microemulsion),将微量的金属从衣物中萃取出来。
本方法藉由无毒、无臭、不燃、及无腐蚀性的非极性CO2,于超临界条件下的低粘度、高密度、高扩散性等特性,和介面活性剂丁二酸二辛酯磺酸纳[sodium bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate, AOT] 与共介面活性剂 (Cosurfactant),磷酸过氟聚醚 (Perfluroropolyether phosphate, PFPE-PO4),形成微乳化溶液来萃取金属污染物。微乳化溶液在高温度、压力及低W值 (W = [H2O]/[Surfactant]) 下有高度稳定性(注::稳定性在此是指溶液为透明状,而非雾状) 。萃取是在200atm的高压,40℃的条件下所进行。经过大约1.5小时不断提供以新鲜超临界流体的动态萃取(Dynamic extraction mode)后,由HNO3收集萃取物,最后以,诱导式耦合电浆原子发射光谱仪(Inductively coupled argon plasma atomic emission spectrometry,ICP-AES)来分析重金属 。
此方法比传统的清洗除去污染物方式节省了约100倍的用水量,且只需花费约一小时的时间。实验结果更证明本方式有极高的萃取效率。在加入30µg重金属(如Co, Cd, Cu, Pb, Zn)的已知样品(Known control)中,本法能回收90%以上的金属。
此研究成果提供了一种新颖的、迅速、且环保的清除衣物上重金属的绿色化学方式。本实验由于无法取得当地医院或核能电厂的受放射线污染(如钴六十等)的衣物,因此所有使用的金属样品皆未具备放射线活性。根据魏教授表示,由于放射性同位素(Radioisotope)的重量极小,能用于萃取一般重金属的方式,也能使用于具放射线活性的金属。
魏教授同时也表示,使用超临界流体萃取方式移除污染物已被广泛利用于台湾的食品工业,例如以萃取方式移除残留米粒中的杀虫剂。此新式环保萃取(Green extraction),有极高的潜力被利用于半导体制程工业(形成金属薄膜)、核能工业(移除放射线废弃物)、以及传统中草药生产(萃取药材中所需成分)。
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