据外媒报道, 莱斯大学的研究人员们发明了一种新的 '纤维垫' , 它的神奇之处是可以吸附并破坏水中的污染物. 这种 '净化器' 由嵌入聚合物纤维中的二氧化钛纳米粒子组成. 测试中, 研究团队证明了这种材料确实可以吸附污染物. 不过用的不是水, 而是将二氧化钛纳米颗粒暴露在紫外线下, 才能消灭污染物. 与其它系统相比, 这种设计更加快速, 安全, 且节能.
实际上, 二氧化钛是一种相当高产的净化材料.
当暴露在紫外光下的时候, 它可以成为光催化剂, 释放出活性氧 (ROS) 来分解污染物. 多年来, 这种能力已经被应用于微流体过滤器, 建筑吸烟面板, 以及让我们可以在阳光下晾晒衣物的织物涂层.
本例中, 二氧化钛纳米颗粒被嵌入高渗透聚乙烯纤维板中, 以清除和杀死干扰物. 鉴于纤维本身的疏水性 (防水) , 意味着它们不会吸收水分, 但是会吸走污染物.
在这些垫子吸附了污染物之后, 再用紫外光对其进行照射, 即可触发破坏污染物的光催化反应. 二氧化钛早已在水处理中使用, 但通常需要将大量的原料添加到废水中 (形成泥浆) .
在嵌入的二氧化钛纳米颗粒开始破坏污染物之前, 纤维垫可以先行吸附.
完成光催化这个步骤之后, 处理过的水需要再从泥浆中滤出, 结果既困难又低效. 研究作者之一的Pedro Alvarez表示, 当前的光催化处理在效率上有两大限制:
首先, 产生的氧化剂比目标污染物要丰富得多, 所以无法破坏污染物. 其次, 需要耗费大量的时间和金钱来保持和分离浆状的光催化剂, 防止其泄露到处理过后的水中.
在某些情况下, 过滤泥浆的能源成本, 甚至远超紫外光所需. 有鉴于此, 研究团队通过固定催化剂来化解, 让它易于重用和保留—— '我们不允许它从垫子里滤出并影响到水' .
二氧化钛纳米颗粒进入了纺织物的气孔
除了速度更快, 研究人员还称新技术可以节省更过的能源, 尤其是应付更脏的水的时候. 从蒸馏水到水处理工厂的废水, 纤维垫只需增加两倍的能量. (相比之下, 浆液需要11倍)
如果污染太厚, 紫外光难以抵达纳米颗粒所在的位置, 新技术也支持两步处理. Alvarez表示, 如果水浑浊, 那么光的渗透会是一种挑战, 这就很有必要了:
你可以把被垫子吸附的污染物清除掉, 接着把它转移到另一个有更干净水的反应堆里, 然后将污染物破坏掉, 把垫子清理干净, 再拿回来继续使用.
