科學家研制鈦納米顆粒纖維墊 吸附清除水中污染物

據(jù)外媒報道，萊斯大學的研究人員們發(fā)明了一種新的“纖維墊”，它的神奇之處是可以吸附并破壞水中的污染物。這種“凈化器”由嵌入聚合物纖維中的二氧化鈦納米粒子組成。 測試中，研究團隊證明了這種材料確實可以吸附污染物。不過用的不是水，而是將二氧化鈦納米顆粒暴露在紫外線下，才能消滅污染物。與其它系統(tǒng)相比，這種設計更加快速、安全、且節(jié)能。

實際上，二氧化鈦是一種相當高產(chǎn)的凈化材料。

當暴露在紫外光下的時候，它可以成為光催化劑，釋放出活性氧（ROS）來分解污染物。 多年來，這種能力已經(jīng)被應用于微流體過濾器、建筑吸煙面板、以及讓我們可以在陽光下晾曬衣物的織物涂層。

本例中，二氧化鈦納米顆粒被嵌入高滲透聚乙烯纖維板中，以清除和殺死干擾物。鑒于纖維本身的疏水性（防水），意味著它們不會吸收水分、但是會吸走污染物。

在這些墊子吸附了污染物之后，再用紫外光對其進行照射，即可觸發(fā)破壞污染物的光催化反應。二氧化鈦早已在水處理中使用，但通常需要將大量的原料添加到廢水中（形成泥漿）。

在嵌入的二氧化鈦納米顆粒開始破壞污染物之前，纖維墊可以先行吸附。

完成光催化這個步驟之后，處理過的水需要再從泥漿中濾出，結果既困難又低效。 研究作者之一的 Pedro Alvarez 表示，當前的光催化處理在效率上有兩大限制：

首先，產(chǎn)生的氧化劑比目標污染物要豐富得多，所以無法破壞污染物。其次，需要耗費大量的時間和金錢來保持和分離漿狀的光催化劑，防止其泄露到處理過后的水中。

在某些情況下，過濾泥漿的能源成本，甚至遠超紫外光所需。有鑒于此，研究團隊通過固定催化劑來化解，讓它易于重用和保留 ——“我們不允許它從墊子里濾出并影響到水”。

二氧化鈦納米顆粒進入了紡織物的氣孔

除了速度更快，研究人員還稱新技術可以節(jié)省更過的能源，尤其是應付更臟的水的時候。從蒸餾水到水處理工廠的廢水，纖維墊只需增加兩倍的能量。（相比之下，漿液需要 11 倍）

如果污染太厚、紫外光難以抵達納米顆粒所在的位置，新技術也支持兩步處理。 Alvarez 表示，如果水渾濁，那么光的滲透會是一種挑戰(zhàn)，這就很有必要了：

你可以把被墊子吸附的污染物清除掉，接著把它轉移到另一個有更干凈水的反應堆里，然后將污染物破壞掉、把墊子清理干凈、再拿回來繼續(xù)使用。