"智能锈"纳米粒子如何彻底改变水质清洁方式

"智能锈"纳米粒子如何彻底改变水质清洁方式更有效的是，它具有磁性，可以用磁铁轻松地从水中吸走污染物。最近，研究小组对这些颗粒进行了优化，以捕获对水生生物有害的雌激素荷尔蒙。介绍和意义研究人员在美国化学学会（ACS）秋季会议上展示了他们的成果。美国化学学会2023年秋季会议有大约12000个关于各种科学主题的报告。海洋、湖泊和河流中的水会受到各种污染物的污染，因此需要一种简单而廉价的清洁方法。一个研究小组正在设计一种磁性纳米粒子，这种粒子可以靶向雌激素等特定污染物，这些污染物被废水带入水道，可能对水生生物有害。这些颗粒由氧化铁制成，我们大多数人都知道氧化铁是铁锈。研究人员可以改变颗粒的表面，使其能够吸附各种污染物。然后，磁铁就能将颗粒连同附着在颗粒上的污染物一起吸出水面。资料来源：美国化学学会"我们的'智能锈'便宜、无毒、可回收，"该项目的首席研究员马库斯-哈利克博士说。"我们已经证明了它对各种污染物的用途，显示出这项技术在大幅改善水处理方面的潜力。"智能锈背后的科学多年来，Halik的研究团队一直在研究去除水中污染物的环保方法。他们使用的基础材料是超顺磁性氧化铁纳米颗粒，这意味着它们会被磁铁吸引，但不会相互吸引，因此颗粒不会结块。为了让它们变得"聪明"，研究小组开发了一种技术，将膦酸分子附着在纳米大小的球体上。埃尔兰根-纽伦堡弗里德里希-亚历山大大学的哈里克说："我们在氧化铁内核上添加一层分子后，它们看起来就像从这些颗粒表面伸出的毛发。然后，通过改变与膦酸另一侧结合的物质，研究人员可以调整纳米粒子表面的特性，从而强力吸附不同类型的污染物。"早期版本的智能铁锈能吸附从地中海采集的原油和从研究人员所在大学附近采集的池塘水中的草甘膦。此外，研究小组还证明，智能锈可以去除实验室和河水样本中添加的纳米塑料和微塑料。针对荷尔蒙污染物到目前为止，该团队已经锁定了大部分大量存在的污染物。卢卡斯-穆勒（LukasMüller）是一名研究生，他将在本次会议上展示自己的新成果。当我们体内的一些激素被排出体外时，它们会被冲入废水中，最终进入水道。天然和合成雌激素就是这样一类激素，这些污染物的主要来源包括人类和牲畜的排泄物。环境中的雌激素含量很低，因此很难清除。然而，即使这些含量也已被证明会影响一些植物和动物的新陈代谢和繁殖，不过长期低含量的这些化合物对人类的影响还不完全清楚。穆勒说："我从最常见的雌激素雌二醇开始，然后是其他四种分子结构相似的衍生物。雌激素分子具有笨重的类固醇主体和带轻微负电荷的部分。为了利用这两个特点，他在氧化铁纳米粒子上涂上了两组化合物：一组带长电荷，另一组带正电荷。研究人员推测，这两种分子在纳米粒子表面形成了数十亿个"口袋"，将雌二醇吸入并困住。"由于肉眼看不到这些"口袋"，Müller一直在使用高科技仪器来验证这些雌激素捕获"口袋"是否存在。初步结果显示，从实验室样本中提取激素的效率很高，但研究人员还需要从固态核磁共振光谱和小角中子散射等其他实验来验证口袋假说，并且正试图用不同的拼图来理解分子究竟是如何在纳米粒子表面组装的。未来展望展望未来，研究小组打算在现实世界的水样中测试这些颗粒，并确定它们可以重复使用的次数。研究人员说，由于每个纳米粒子都有很大的表面积和很多口袋，因此它们应该能够去除多个水样中的雌激素，从而降低每次清洗的成本。Halik总结说："通过反复循环使用这些颗粒，这种水处理方法对材料的影响可能会变得非常小。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1378321.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1378321.htm

研究：水母黏液可去除水中微塑料

研究：水母黏液可去除水中微塑料研究发现，水母粘液可在水中去除65%至90%的微塑料等污染物质，为解决塑料污染增添助力。新华社报道，这项于上星期六（4月15日）发表在国际学术期刊《整体环境科学》（ScienceofTheTotalEnvironment）杂志上的研究，是由以色列布劳德工程学院研究团队领导。研究员发现，从一些水母中提取的黏液可在水中“捕获”微小颗粒并加速其沉淀，从而较为高效地去除微塑料等污染物质。此外，水母粘液去除微塑料的效果比水处理剂氯化铁（FeCl3）和活性炭过滤器（PAC）来得好。领衔研究的以色列布劳德工程学院教授萨巴赫（IsamSabbah）发声明说，研究表明一些水母黏液中含有一种糖蛋白，这种糖蛋白可吸附大小为100纳米至2000纳米的颗粒，使微小的纳米级颗粒立即沉降，从而去除水体中的微塑料成分。根据声明，该研究为欧盟GoJelly海洋微塑料研究项目的一部分，这一项目旨在寻找针对塑料污染的解决方案，利用胶质成分来攻克微塑料污染问题。研究人员计划将最新研究结果投入实际应用，如研发用于废水处理的生物过滤器，以减少进入土壤和海洋的纳米级微塑料。微塑料指直径小于5毫米的塑料颗粒，它们在海洋中的累积会污染生态系统。美国研究人员综合多年观测数据发现，自2005年以来，全球海洋中的微塑料污染物数量快速增长，目前可能共有超过230万吨微塑料漂浮在表层海水中。

磁性解决方案可在几秒钟内去除水中的有毒PFAS化学品

磁性解决方案可在几秒钟内去除水中的有毒PFAS化学品更糟糕的是，最近的一项研究发现，地球上几乎所有地方的雨水中的PFAS含量都超过了美国环保署的指导方针，更糟糕的是，这些稳定的分子很难被分解，因此它们被称为"永久化学品"。现在，昆士兰大学的研究人员已经开发出一种技术，可以帮助从水中去除PFAS化学品。该团队设计了一种称为磁性氟化聚合物吸附剂的解决方案，当它被添加到受污染的水中时，会包裹住PFAS分子。这使它们具有磁性，因此使用磁铁吸引污染物并将其从水中分离出来是一个相对简单的过程。在对小型PFAS水样的测试中，该团队发现该技术可以在30秒内去除超过95%的大多数PFAS分子，包括超过99%的GenX，一种危害更大的化学物质。许多团队已经研究了分解PFAS的方法，通常涉及由紫外线或热量引发的催化剂。其他人则利用了氢气或超临界水。但这项新研究的研究人员说，他们的磁性解决方案比现有的PFAS清除技术有一些优势。溶液本身可以重复使用10次，它的工作速度比其他人快得多，而且不需要任何额外的能量来触发反应。该研究的共同作者张成博士说："我们的方法表明，有可能以一种更快、更便宜、更清洁和非常简单的方式去除更多的这些化学品。因为我们的过程不需要电力，它可以在偏远和离网社区使用。我们的团队现在将扩大测试规模，我们希望在未来三年内准备好商业化的产品"。这项研究发表在《AngewandteChemie》杂志上...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1340591.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1340591.htm

可重复使用的纳米颗粒涂层海绵可简单快速去除水中的重金属

可重复使用的纳米颗粒涂层海绵可简单快速去除水中的重金属研究人员开始使用一种廉价的市售纤维素海绵，并将其置于掺有锰的戈壁石纳米颗粒的泥浆中。然后他们将其取出，让其干燥，并用水冲洗以冲掉散落的颗粒。其结果是一种具有高表面积纳米粒子涂层的海绵，其厚度只有几十纳米。选择锰掺杂的戈壁石颗粒不仅是因为它们能吸附铅离子，而且还因为它们价格低廉，对人体无毒。当这种海绵浸泡在含铅量超过百万分之一的自来水中时，它会将铅离子封存起来，使其在水中不再被检测到，这使得水可以安全饮用。更重要的是，随后还可以通过在弱酸性水中漂洗海绵，将铅从海绵中去除。可以想象，这些回收的铅可以用于电池等产品，而冲洗过的海绵可以重新用于处理更多的受污染的水，后来的循环中它可能不太有效，尽管它仍然能够从样品中去除90%以上的铅离子。使用不同类型的纳米粒子，科学家们也能够从水中去除钴科学家们现在开发了一个被称为重金属纳米材料海绵涂层（Nano-SCHeMe）的平台，以指导其他团队选择不同类型的纳米颗粒来螯合不同类型的重金属。"供水中存在的重金属对整个全球来说是一个巨大的公共卫生挑战，"该研究的一篇论文的高级作者VinayakDravid教授说。"这是一个巨大的问题，需要能够轻松、有效和廉价地部署的解决方案。这就是我们的海绵出现的地方。它可以清除污染，然后被反复使用"。这篇论文最近发表在ACSES&TWater杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1359215.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1359215.htm

化学家开发出去除水中"永久化学物质"的可持续方法

化学家开发出去除水中"永久化学物质"的可持续方法含二茂铁单元的金属聚合物用于可逆吸收全氟化合物的图示。资料来源：MarkusGallei然而，这种广泛的使用也引起了人们的担忧。由于其性质稳定且缺乏自然降解途径，这些耐久性化学品会在我们的环境中持续累积，给人类健康和周围环境带来严重问题。如今，在全球范围内，从水、空气、土壤到植物和动物，都能发现PFAS的踪迹。它们不可避免地也会进入人体。这些化学物质对健康的危害到底有多大，目前还不清楚。初步的实验室动物研究表明，PFAS可能会损害生殖健康。显而易见的是，这些合成化合物不属于自然环境，当然也不属于生物体。因此，设法降低环境中的PFAS污染水平是合理的。但是，PFAS的修复工作既复杂又具有挑战性，而且所使用的工艺本身也会对环境和气候造成不利影响。在清除之前，必须先检测出PFAS。由于只需要少量的PFAS就能产生很大的影响（例如食品包装中的超薄涂层），因此检测工作并不容易。传统上，PFAS是通过使用特殊膜或成本较低的活性炭吸附剂进行过滤而从水中去除的。然而，要从这些过滤系统中回收PFAS并将其永久销毁，要么需要使用苛刻的化学条件，要么需要进行焚烧。至少到目前为止还是如此。由萨尔州大学高分子化学教授MarkusGallei、伊利诺伊大学香槟分校教授XiaoSu以及他们的博士生FrankHartmann（萨尔州）和PaolaBaldaguez（伊利诺伊州）领导的研究小组开发出了一种新的电化学方法，可以从水中去除全氟辛烷磺酸化学物质，然后再有效地释放出来进行销毁。这种新的PFAS修复平台可以收集、识别和销毁这些含氟污染物，而无需焚烧过滤器。在研究小组开发的方法中，起核心作用的是被称为茂金属的含金属聚合物。1951年，随着含铁分子二茂铁的发现，茂金属首次出现在人们的视野中。此后，又有许多其他茂金属被开发出来。弗兰克-哈特曼（FrankHartmann）、马库斯-加利（MarkusGallei）和他们的国际团队发现，二茂铁功能化电极或弗兰克-哈特曼合成的钴功能化电极（甚至更有效）能够去除水中微量的全氟辛烷磺酸分子。但真正的关键在于，如果在二茂铁或二茂钴金属聚合物上施加电压，它们就能'切换'电状态，释放之前捕获的全氟辛烷磺酸分子。弗兰克-哈特曼（FrankHartmann）说："钴在这方面的能力明显强于铁。我们已经找到了一种方法，可以有效地将PFAS从水中去除，然后再释放出来，从而有效地使电极再生，以便继续使用。""与活性炭过滤器不同，活性炭一旦被全氟辛烷磺酸分子饱和，我就必须将其销毁，但如果我愿意，我可以无数次地更换茂金属，"马库斯-加莱总结研究工作的意义时说。在奠定了技术基础之后，弗兰克-哈特曼、马库斯-加莱和他们在伊利诺伊大学的同事们现在正在寻求更大规模的开发，以促进从我们的河流和海洋中清除这些高持久性污染物。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1375833.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1375833.htm

科学家发现能分解某些"永久化学物质"（PFAS）的细菌

科学家发现能分解某些"永久化学物质"（PFAS）的细菌伯恩斯工程学院助理教授门玉洁和她的团队发现，这些细菌能够清除特定亚类的全氟和多氟烷基物质，即所谓的全氟辛烷磺酸，尤其是那些在其化学结构中含有一个或多个氯原子的物质。他们的研究结果发表在科学杂志《自然-水》上。由于碳-氟键异常牢固，有害健康的化学物质会在环境中持续存在几十年甚至更长的时间。值得注意的是，加州大学洛杉矶分校的研究小组发现，细菌能裂解污染物的氯碳键，从而引发一系列反应，破坏永久化学结构，使其变得无害。加州大学河滨分校助理教授门玉丽和研究生金乔森。图片来源：UCR张思卓摄"我们发现，细菌可以先进行碳-氯键裂解，产生不稳定的中间产物，"门玉丽说。"然后这些不稳定的中间产物会发生自发的脱氟反应，也就是碳-氟键的裂解。"氯化全氟辛烷磺酸是由数千种化合物组成的永远的化学家族中的一大类。它们包括工业中使用的各种不易燃液压油，以及用于制造化学性质稳定的薄膜的化合物，这些薄膜在各种工业、包装和电子应用中用作防潮层。门氏研究小组发现的两种细菌--嗜氨脱硫弧菌（Desulfovibrioaminophilus）和孢子菌（Sporomusasphaeroides）--是天然存在的，已知它们生活在地下水可能受到全氟辛烷磺酸污染的地下微生物群中。为了加快清理工作，可以向地下水中注入甲醇等廉价营养物质，以促进细菌生长。这将大大增加细菌的存在，从而更有效地破坏污染物，如果细菌尚未存在，可以在受污染的水中接种其中一种细菌。生物净化过程的概念图。图片来源：埃文-菲尔兹（EvanFields）绘制的UCR图像Men是该论文的通讯作者，UCR化学与环境工程研究生BosenJin是论文的第一作者，UCR的其他共同作者包括博士后高金玉、前博士后刘华清、前研究生车顺和于耀春，以及副教授刘金勇。这项研究拓展了早先的研究成果，她在研究中证明微生物可以分解一类顽固的全氟辛烷磺酸，即氟化羧酸。长期以来，微生物一直被用于溢油和其他工业污染物的生物净化，包括她研究的工业溶剂三氯乙烯（TCE）。但是，关于利用微生物净化全氟辛烷磺酸的研究还处于起步阶段，她的发现带来了巨大的希望，因为如果有有效的食污染物微生物，生物处理通常比化学处理成本更低、更环保。吞噬污染物的微生物还可以注入地下难以到达的位置。最新的PFAS研究正值美国环保署颁布新法规，推动清理全国各地受PFAS污染的地下水点之际，因为这些化学物质与一系列不良健康影响有关，包括癌症、肾病和激素紊乱。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1372659.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1372659.htm