超強(qiáng)吸附 還能生物降解 這塊變廢為寶的海綿不一般
這塊看似普通的海綿,其實(shí)并不普通,它是由武漢大學(xué)和華中科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出來(lái)的新型全生物質(zhì)纖維海綿。特別之處在于,它是由來(lái)自海洋的烏賊骨的甲殼素和來(lái)自陸地上棉花中的纖維素,構(gòu)建而成,由于具有獨(dú)特的多級(jí)纖維結(jié)構(gòu),它具備了高效捕捉水中微塑料顆粒的能力。
普適性強(qiáng) 高效捕捉微塑料
隨著全球塑料產(chǎn)量的激增,塑料污染成為當(dāng)今最嚴(yán)峻的環(huán)境挑戰(zhàn)之一。其中,直徑小于5毫米的微塑料顆粒,不僅廣泛存在于海洋、河流和湖泊,還悄悄滲透到了土壤、空氣乃至我們的食物鏈中,對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康構(gòu)成隱秘而深遠(yuǎn)的威脅。近日,武漢大學(xué)和華中科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了一種可重復(fù)使用,并可生物降解的新型全生物質(zhì)纖維海綿,為清除水中微塑料提供了新策略。
武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院博士后 吳洋:我們通過(guò)在灌溉水、湖水、海水、死水等四種實(shí)際水體里面的測(cè)試,發(fā)現(xiàn)我們的材料都可以有很好的普適性。第一次使用的時(shí)候?qū)ξ⑺芰嫌懈哌_(dá)99.8%的去除效率,五次循環(huán)后還可以保持95%以上的去除率。
以廢治廢 小龍蝦殼有大用處
據(jù)介紹,科研團(tuán)隊(duì)開展用生物質(zhì)新材料去除微塑料的研究已經(jīng)近6年了。在研發(fā)初期,科研團(tuán)隊(duì)的選材目標(biāo),鎖定的是餐桌上的小龍蝦。
武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院教授 鄧紅兵:這是以廢治廢的概念。像湖北每年的小龍蝦的產(chǎn)量有一百二三十萬(wàn)噸,大部分都是剝成蝦仁出口,剩下的殼子甚至有近百萬(wàn)噸。所以我們課題組長(zhǎng)期關(guān)注這種廢棄的生物質(zhì),包括蝦蟹殼,對(duì)廢棄物資源這個(gè)循環(huán)利用來(lái)講的話,意義就非常重大。
科研團(tuán)隊(duì)將廢棄的小龍蝦殼進(jìn)行簡(jiǎn)單酸堿處理,去除掉龍蝦殼里的大部分鈣質(zhì)和蛋白質(zhì),制備成多孔小龍蝦殼,再將這種小龍蝦殼用網(wǎng)兜裝起來(lái)投入水體中,就可以高效吸附水中的微塑料。這一成果發(fā)表在國(guó)際期刊《美國(guó)化學(xué)會(huì)·納米》上,引起廣泛關(guān)注。
武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院教授 鄧紅兵:我們把小龍蝦殼里面的甲殼素提取拿出來(lái)后,發(fā)現(xiàn)它對(duì)微塑料的吸附能力更強(qiáng)。然后再把棉花,包括一些其他的生物質(zhì)跟它復(fù)合起來(lái),材料做完后,我們發(fā)現(xiàn)它對(duì)這個(gè)微塑料的吸附性能更好。
烏賊骨+棉花纖維素,構(gòu)建更環(huán)保產(chǎn)品
除了小龍蝦殼,其他生物的甲殼素的效果會(huì)不會(huì)更好?科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn),最終鎖定了烏賊骨,再加上棉花的纖維素,構(gòu)建出了最終的新型全生物質(zhì)纖維海綿。
實(shí)驗(yàn)證明,這種全生物質(zhì)纖維海綿不僅是高效的微塑料吸附劑,還能被完全生物降解,不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。這不僅解決了傳統(tǒng)過(guò)濾材料難以處理的問(wèn)題,也為未來(lái)的水處理技術(shù)和環(huán)境保護(hù)探索了新的路徑。
武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院博士后 吳洋:我們的研究發(fā)現(xiàn),烏賊骨甲殼素結(jié)晶形態(tài)與龍蝦殼甲殼素不同,具有更高的反應(yīng)活性,更容易被制成海綿,可以吸附更多微塑料。我國(guó)烏賊捕撈量巨大,被當(dāng)作廢棄物的大量的烏賊骨可以作為提取甲殼素的原料,制作效率更高的全生物微塑料吸附海綿。
下一步,科研團(tuán)隊(duì)將展開對(duì)微塑料二次利用的研究,并將從水處理方面入手,大力推進(jìn)成果的市場(chǎng)轉(zhuǎn)化和推廣。
武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院教授 鄧紅兵:我們現(xiàn)在應(yīng)用場(chǎng)景的設(shè)計(jì),可以在小型的湖泊里面,包括自來(lái)水廠里面,甚至自來(lái)水管道里面,以及家用的凈水器里面,這是我們很容易就可以實(shí)現(xiàn)的。我想這個(gè)應(yīng)用的前景也非常廣闊。
(總臺(tái)央視記者 潘虹旭 湖北臺(tái))
(來(lái)源:央視新聞)
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