受海洋生物啟發的水處理突破

靈感來自海葵，海有機體絆住它與它的觸角獵物，一組研究人員已經開發出了有效的處理水的方法。

該研究由耶魯大學Menachem Elimelech實驗室和北京大學趙華章實驗室合作，使用一種稱為納米凝聚劑的材料來清除水中的污染物。通過在一個步驟中去除多種污染物，該發現有望顯著改善幾個世紀以來使用凝結劑進行水處理。結果發表在Nature Nanotechnology上。

當加入水中時，常規的凝結劑如硫酸鋁和其它金屬鹽通過使它們聚集成較大的地層并沉淀而從水中除去較大的顆粒。因為這些凝結劑不能除去溶解在水中的較小顆粒，所以需要額外的處理方法。然而，采用多種技術進行水處理是昂貴的，能源密集型的并且可能需要大量的土地。創建一種高效且易于操作的技術來清除水中的所有污染物是解決全球水資源短缺問題的關鍵。

該研究小組在結構，性能和行為方面合成了一種新型，高度穩定的納米凝聚劑，與傳統混凝劑不同。除了去除懸浮顆粒外，該納米凝固劑還可去除少量溶解的污染物。

“納米凝固劑的行為受其結構控制，”Ryan DuChanois博士說。Elimelech實驗室的學生。“在某些條件下，納米凝固劑保持一種結構，可以隨時間儲存。”

獼猴桃是一種海葵，有一個球形體，觸手可以在休息時收縮，并在捕捉獵物的同時伸展。以這種海洋捕食者為模型，研究人員合成了凝結劑，使用有機和無機成分來復制獼猴桃的結構。

與獼猴桃類似，納米凝聚劑具有核 - 殼結構，在水中由內向外翻轉。殼體使較大的懸浮顆粒不穩定和嵌入，而暴露的核心捕獲較小的溶解的顆粒。它可以去除廣泛的污染物，從微量微污染物到較大的顆粒 - 其中許多都是常規方法，并引起嚴重的公共衛生問題。

“去除硝酸鹽的能力非常令人驚訝，因為傳統的水凝結劑對硝酸鹽的去除可以忽略不計，”Elimelech說，Roberto C. Goizueta化學與環境工程教授。這對水處理也很重要，因為硝酸鹽污染與“藍嬰”綜合癥有關，這是一種影響世界某些地區幼兒的潛在致命疾病。

北京大學趙華章教授表示，這是一個一步到位的過程，這項工作有望取代現有的水處理方法，大大降低水處理的運營成本。“它還為制造'智能'材料打開了大門，這些材料可以根據環境改變配置和功能，”他說。