目前在大規(guī)模水處理方面，比較難的是痕量殘留物的清除技術(shù)，這已經(jīng)成為制約供水領(lǐng)域的瓶頸難題，最新發(fā)表在《自然》雜志的論文有望給這一難題提供一種方法。讓我們先了解一下大概的情況。
當(dāng)前處理痕量殘留的方法是活性炭技術(shù)，但是因?yàn)榇嬖趦r(jià)格比較高，再生比較困難的問題，不適合大規(guī)模采用。最新的材料可以更經(jīng)濟(jì)，使用也更方便容易，這將從根本上解決問題。如果這種技術(shù)能成功，將可以把自來水中濃度非常小的小分子有機(jī)物，如雙酚A這種常見的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物從自來水中去除。雙酚A是塑料產(chǎn)品的副產(chǎn)物，可對(duì)健康危害，有學(xué)者認(rèn)為越來越多的糖尿病和癌癥發(fā)生與這種物質(zhì)存在密切聯(lián)系。
南科羅拉多大學(xué)環(huán)境化學(xué)家Susan Ridson認(rèn)為，這一發(fā)現(xiàn)非常讓人激動(dòng)，這種技術(shù)看起來非常有前途，看不到什么缺點(diǎn)。
這種新材料是康奈爾大學(xué)有機(jī)化學(xué)家William Dichtel等制造的，這是一種β環(huán)糊精聚合物，這種物質(zhì)是由重復(fù)的長鏈分子組成，基本分子單元由環(huán)糊精和一個(gè)六元環(huán)四氟對(duì)苯二腈兩個(gè)主要部分組成。環(huán)糊精糖分子排列在一個(gè)環(huán)，糖的羥基環(huán)的垂直于這個(gè)平面。這種基團(tuán)的吸附能力非常強(qiáng)大，例如織物芳香劑Febreeze能被牢固吸附。將兩種成分加入碳酸鉀和四氫呋喃通過加熱處理能鏈接一個(gè)以上述兩種物質(zhì)為骨架的多孔三維晶格結(jié)構(gòu)。
科學(xué)家對(duì)這種材料進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)，能完勝目前使用的其他過濾材料，將含有微量雙酚A的水樣用這種材料處理，與其他三種現(xiàn)成的活性炭和兩種無空隙環(huán)糊精聚合物進(jìn)行比較，新有孔材料在10秒的吸收率可達(dá)到95%，其他材料需要30分鐘才能達(dá)到最大吸收量，而這些材料在10秒的最大吸附率只有53%，研究小組將該研究發(fā)表在《自然》雜志。研究結(jié)果證明用這種β環(huán)糊精獲得的最快雙酚A清除效率，對(duì)其他多種小分子有機(jī)物也能進(jìn)行快速吸附。
Dichtel說，這種材料在水處理方面的應(yīng)用潛力巨大，自己都對(duì)這種材料的優(yōu)秀表現(xiàn)表示吃驚。
和其他碳基水過濾材料一樣，這種新的β環(huán)糊精聚合物也具有厚度小，表面積大的優(yōu)點(diǎn)。每克這種材料有250平方米的面積，意味著2克材料的面積就可以達(dá)到一個(gè)籃球場的大小。當(dāng)然面積不是最重要的，而且其他的一些納米材料比表面積比這種材料更高，但是重要的是這種材料的自身特性，就是吸附污染物的高效性。
與活性炭相比，這種材料的清洗更容易，例如活性炭的清洗需要加熱處理，但是這種材料只需要在室溫條件下簡單用甲醇沖洗就可以再生。另外也非常重要，β環(huán)糊精聚合物自身非常便宜，這也是非常關(guān)鍵的。
如果對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)，這種材料的生產(chǎn)成本可以降低到每公斤5-25美元左右，大約是活性炭過濾材料價(jià)格的一半。這種材料將有望對(duì)當(dāng)前越來越嚴(yán)重的水污染問題帶來革命性影響。
