據外媒報道, 萊斯大學的研究人員們發明了一種新的 '纖維墊' , 它的神奇之處是可以吸附並破壞水中的汙染物. 這種 '淨化器' 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汙染物. 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, 才能消滅汙染物. 與其它系統相比, 這種設計更加快速, 安全, 且節能.
實際上, 二氧化鈦是一種相當高產的淨化材料.
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) 來分解汙染物. 多年來, 這種能力已經被應用於微流體過濾器, 建築吸煙面板, 以及讓我們可以在陽光下晾晒衣物的織物塗層.
本例中, 二氧化鈦納米顆粒被嵌入高滲透聚乙烯纖維板中, 以清除和殺死幹擾物. 鑒於纖維本身的疏水性 (防水) , 意味著它們不會吸收水分, 但是會吸走汙染物.
在這些墊子吸附了汙染物之後, 再用紫外光對其進行照射, 即可觸發破壞汙染物的光催化反應. 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汙染物之前, 纖維墊可以先行吸附.
完成光催化這個步驟之後, 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, 產生的氧化劑比目標汙染物要豐富得多, 所以無法破壞汙染物. 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後的水中.
在某些情況下, 過濾泥漿的能源成本, 甚至遠超紫外光所需. 有鑒於此, 研究團隊通過固定催化劑來化解, 讓它易於重用和保留—— '我們不允許它從墊子裡濾出並影響到水' .
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省更過的能源, 尤其是應付更髒的水的時候. 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)
如果汙染太厚, 紫外光難以抵達納米顆粒所在的位置, 新技術也支援兩步處理. Alvarez表示, 如果水渾濁, 那麼光的滲透會是一種挑戰, 這就很有必要了:
你可以把被墊子吸附的汙染物清除掉, 接著把它轉移到另一個有更乾淨水的反應堆裡, 然後將汙染物破壞掉, 把墊子清理乾淨, 再拿回來繼續使用.
