納米“彈簧”彈走水中的塑料
發(fā)布時(shí)間：2019-08-06 10:43:23
文章來源：中國科學(xué)報(bào)
圖片來源：《物質(zhì)》反應(yīng)兩小時(shí)后，塑料微球和碎片的表面形貌目前，大量塑料垃圾流入河流和海洋，嚴(yán)重威脅環(huán)境，并破壞動(dòng)物、人類和生態(tài)系統(tǒng)
圖片來源：《物質(zhì)》
反應(yīng)兩小時(shí)后，塑料微球和碎片的表面形貌
目前，大量塑料垃圾流入河流和海洋，嚴(yán)重威脅環(huán)境，并破壞動(dòng)物、人類和生態(tài)系統(tǒng)的健康。如何清除水中的塑料微粒同時(shí)又不傷害微生物呢?最近，澳大利亞研究人員開發(fā)出一種新方法，他們利用微螺旋狀碳基磁性材料制成一種“彈簧”，可有效清除水中的塑料。相關(guān)研究近日發(fā)表在《物質(zhì)》上。
“塑料微粒在水中吸附了各種有機(jī)和金屬污染物，水生動(dòng)物一旦誤食，這些有害物質(zhì)就會(huì)釋放到它們體內(nèi)，并在食物鏈中層層積累。而高穩(wěn)定性的碳納米彈簧則可以促使這些塑料微粒分解成更小的化合物，以避免它們威脅海洋生態(tài)系統(tǒng)。”本文通訊作者之一、澳大利亞阿德萊德大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院教授王少彬表示。
現(xiàn)行的塑料微粒處理工藝使用的主要是活性氧，活性氧是一種不穩(wěn)定的化學(xué)物質(zhì)，遇到長鏈有機(jī)分子時(shí)會(huì)發(fā)生鏈反應(yīng)，將這些長鏈分子“切割”成可溶于水的無害小分子。但活性氧的制備過程通常要用到鐵、鈷等重金屬，而這些重金屬本身就會(huì)對環(huán)境造成污染。
為了解決這個(gè)問題，王少彬團(tuán)隊(duì)提出了一種更環(huán)保的方案：使用含氮的碳納米管材料催化活性氧的合成。這種彈簧狀碳納米管催化劑在8小時(shí)內(nèi)就能清除水中大部分的塑料微粒，而且在分解塑料微粒所需的苛刻氧化條環(huán)境下仍保持穩(wěn)定。螺旋碳納米管結(jié)構(gòu)一方面讓催化劑更加穩(wěn)定，一方面也實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)面積的最大化。此外，這種碳納米管內(nèi)部還含有少量錳(錳被置入碳納米管深處，以免與水接觸)，因而具有磁性。
“讓碳納米管具有磁性可謂好處多多，這樣當(dāng)它真正用于環(huán)境修復(fù)時(shí)，就很容易從各種廢水中回收，然后重復(fù)利用。”該項(xiàng)目的聯(lián)合負(fù)責(zé)人、阿德萊德大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院研究員段曉光說。
不過，塑料微粒各種各樣，所以該團(tuán)隊(duì)未來計(jì)劃確保這種螺旋碳納米管催化劑適用于各種形狀、成分和來源的塑料微粒;同時(shí)他們還計(jì)劃嚴(yán)格檢查該催化劑分解塑料微粒時(shí)產(chǎn)生的中間體或副產(chǎn)物，保證它們是無毒的。(唐一塵)
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