米乐m6官方网站【理事长：中钵良二】（以下简称“AIST”）纳米管实用研究中心【研究中心主任：畠健二】CNT评估组首席研究员张敏芳、研究组组长（兼）研究中心副研究主任冈崎敏也等碳纳米管 (CNT)之间的化学反应从含有CNT的工业废水中去除CNT。和次氯酸化合物。
CNT 等纳米碳材料确保制造过程中的环境保护和安全是工业应用中的一个重大问题。特别是，还没有从含有CNT的废水中容易地去除CNT的已知方法，这是阻碍CNT无纺布和分散体的工业应用的一个因素。新开发的技术将为含碳纳米管废水提供一种经济的工业处理方法，有望防止碳纳米管暴露在环境中，为安全可靠的碳纳米管产业的发展做出贡献。
这项技术的详细信息可以在2019年2月4日（英国时间）的《英国科学杂志》上找到科学报告
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| 使用次氯酸化合物（NaClO）从含有CNT的废液中轻松去除CNT |
碳纳米管表现出优异的热学、电学和机械性能，并且化学性质极其稳定，因此有望在从电子到医学的广泛领域为社会带来巨大利益。目前世界各地的应用开发都在不断进步，实际例子的数量也开始增加。另一方面，由于纳米碳材料尺寸极小且具有独特的形状，因此人们担心其对环境和生物体产生负面影响。尽管据称碳纳米管的急性毒性较低，但长期风险仍不清楚。因此，防止碳纳米管暴露在环境中非常重要。迄今为止，已有报道称碳纳米管等纳米碳材料具有可生物降解的潜力，但尚无含有纳米碳材料的工业废水或废液处理技术的报道。特别是，缺乏含碳纳米管废水的处理方法，是使用碳纳米管非织造布和分散体的产品实际应用的主要障碍，会产生大量废水。建立一种经济的含碳纳米管废水工业处理方法对于安全可靠的碳纳米管产业的发展极为重要和紧迫。
AIST正在重点开发CNT合成技术、支持分散和复合等应用的通用基础设施技术以及CNT安全评估的开发。AIST 新闻公告 2017 年 2 月 15 日）。此外，为了阐明碳纳米管的生物降解性（这关系到其长期安全性），我们开发了免疫细胞中碳纳米管的定量测量方法，并揭示了碳纳米管在免疫细胞内的生物降解性。AIST 新闻公告 2017 年 9 月 12 日）。在免疫细胞内的生物降解过程中，酶促反应产生次氯酸，碳纳米管被氧化和降解。这次，我们致力于开发一种通过使碳纳米管与次氯酸或次氯酸化合物反应来工业处理含有碳纳米管的废水的方法。
此项开发得到了 Zeon Corporation 和日本学术振兴会基础研究项目 (B)“碳纳米管生物降解性的阐明和控制（2017-2019 财年）”的支持。
新开发的技术使用次氯酸或次氯酸化合物氧化和分解碳纳米管，以将其从工业废水中去除。浓度 5、50、100 毫克/升单壁碳纳米管 (SWNT)和多壁碳纳米管 (MWNT)的水分散体中时在37℃下反应，所有浓度的分散溶液中表明碳纳米管存在的黑色逐渐变浅，并在96小时内变得透明（图1）。当使用光吸收法定量测量溶液中的CNT浓度时，发现CNT浓度随着时间的推移而降低，最终几乎达到零（图2）。另外，假设为工业用CNT分散液，将分散有不同表面活性剂的3种CNT分散液与次氯酸钠水溶液混合并进行反应，确认了CNT被完全除去。该技术是将含有CNT的废液与次氯酸化合物的溶液混合并在适当的温度下静置，工艺非常简单，可以容易地在CNT制造厂、加工厂和研究机构中使用。
透射电子显微镜和观察阐明次氯酸化合物引起碳纳米管的分解机制拉曼光谱我们通过测量研究了碳纳米管在分解过程中的结构变化（图 3）。在拉曼散射光谱中，随着CNT的分解，源自缺陷的峰增加，源自石墨结构的峰减少，并且出现源自缺陷的新峰。达峰（图3中箭头）也出现了。结合电子显微镜的结果，认为碳纳米管的壁被次氯酸化合物的氧化逐渐分解，成为石墨片状碎片，最后完全分解。
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图1 添加次氯酸钠溶液的CNT水溶液颜色随时间的变化
(a) 5、50 和 100 mg/L 的 SWNT 溶液，(b) 5、50 和 100 mg/L 的 MWNT 溶液 |
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图2 次氯酸钠处理后700 nm波长吸光度的延时测量结果
(a) 5、50、100 mg/L SWNT 溶液，(b) 5、50、100 mg/L MWNT 溶液 |
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图3次氯酸钠处理后SWNT和MWNT的结构变化
(a) 透射电子显微镜图像和 (b) 拉曼散射光谱 |
为了确认用新开发的技术处理过的含CNT废水是否可以安全排放，我们对处理后残留液中的成分进行了调查。首先，通过加热除去残留液中的次氯酸钠，测定总碳含量，碳含量低于检测限（4μg/L）。接下来，当向剩余液体中添加少量氯化钙时，它立即变得浑浊并产生碳酸根离子（CO32-)被证明包含在内。用盐酸中和残留液体并干燥该物质SEM／EDS执行元素映射时(扫描电子显微镜/能量色散X射线光谱)，残余液体中仅存在钠(Na)离子和氯(Cl)离子。从这些结果来看，次氯酸钠完全分解CNT，产生无害的Na离子、Cl离子和CO32-生成的（图4）。另外，本次使用的次氯酸钠浓度低于家用漂白剂等中所含的浓度，处理后的残液可作为一般废水排放，但仍含有未反应的次氯酸钠（但是，如果量大，则需要将其作为工业废物处理）。
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| 图4 次氯酸钠(NaClO)分解CNT的反应方程 |
利用新开发的技术，其他七种类型的纳米碳材料（碳纳米角（使用不同合成方法合成的SWNT和MWNT）的分散体时，所有七种类型的纳米碳材料都完全分解。
我们将使用新开发的技术来处理应用开发公司的含碳纳米管废液，确认其有效性，并进一步改进该方法。