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創新技術在永續資源回收的應用

文/博士生陳品涵

教授:藤田豊久
學校:廣西大學資源、環境與材料學院
名譽教授:東京大學

在廣西大學的研究(4.7年):

以第一作者或通訊作者發表的SCI(SCIE)論文:28篇
以合著者發表的SCI(SCIE)論文:86篇
總計:114篇論文

研究內容:

基礎研究:
  針對資源處理與跨學科工程領域,探討表面化學與電磁特性的綜合作用。
應用領域:
  *針對廣西地區,使用奈米氣泡和奈米材料的相關研究
  *利用奈米氣泡技術進行水源和土地的環境整治
  *針對水果如梨等植物的廢棄物利用研究
  *從礦石中提取含有稀土金屬的技術
  *電子廢料的回收再利用技術
  *電池及磁性材料的製造方法研究

  藤田豊久教授及其團隊在2021的一項研究中探討了奈米氣泡技術在自由基控制方面的潛力。在水和酒精水溶液中,他們發現先吹送氫氣奈米氣泡,隨後混入二氧化碳奈米氣泡,可以有效地捕捉羥基自由基並減少超氧陰離子。這兩種自由基在生物化學中都是非常活躍的,可能會對細胞和DNA造成損害。

  奈米氣泡透過超音波、pH值的調整和催化反應等方式產生羥基自由基。而這些奈米氣泡對於中和自由基具有驚人的反應能力。在實驗中,團隊特別將含有4%氫的氬氣和二氧化碳的奈米氣泡吹入加有過氧化氫的純水、乙醇和乙二醇水溶液中。當這些水溶液被紫外線照射時,所產生的羥基自由基的量可以透過特殊技術進行量測。

  研究結果指出,吹送二氧化碳奈米氣泡可以大幅減少水、乙醇和乙二醇水溶液中的羥基自由基。但令人驚訝的是,當在此之後吹入氫氣奈米氣泡時,羥基自由基的量反而增加了。這增加的羥基自由基在消毒測試中證明可以更有效地減少細菌的存活。

  此研究為我們提供了一個新的視角,了解如何使用奈米技術控制和利用自由基,為未來的環境和健康科技開創了新的可能性。

T.Fujita et al., Free radical degradation in aqueous solution by blowing hydrogen and carbon dioxide nanobubbles, Scientific Reports (2021) 11:3068

  在發表於《礦物工程》第203期的研究中,研究團隊深入探討了利用磁性流體和順磁性液體進行各種稀土粒子的磁性分離技術。研究顯示,每一種稀土氧化物或金屬都具有其特定的磁化率。當我們能夠生產出微米大小且成分相似的稀土粒子時,這些稀土粒子混合物可以在鐵氧體流體和順磁性水溶液中有效進行分離。

  儘管過去研究主要是使用溶媒萃取的方法來分離稀土離子,但這次的研究發現,相對於溶媒萃取,磁性分離在大多數鄰近原子序數的稀土混合物中都展現出更高的分離效率。這不僅提供了一種新的分離技術,同時也為礦物工程領域帶來了新的機會和挑戰。

L. Chen et al., Various rare earth particles magnetic separation using magnetic fluid and paramagnetic liquid, Minerals Engineering 203 (2023) 108350