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)，但是因為存在價格比較高，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，這種技術(shù)看起來非常有前途，看不到什么缺點。
這種新材料是康奈爾大學(xué)有機化學(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)糊精和一個六元環(huán)四氟對苯二腈兩個主要部分組成。環(huán)糊精糖分子排列在一個環(huán)，糖的羥基環(huán)的垂直于這個平面。這種基團(tuán)的吸附能力非常強大，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，對其他多種小分子有機物也能進(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。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格的一半。這種材料將有望對當(dāng)前越來越嚴(yán)重的水污染問題帶來革命性影響。
