随着水道越来越多地受到藻类繁殖以及农业径流和工业废物的污染，研究人员正在开发去除磷酸盐、铜和锌等有害物质的新方法。现有的解决方案虽然有效，但往往价格昂贵，而且只能一次性使用。 不过，美国西北大学的科学家们设计出了一种特殊的海绵，它可以吸收污染物，然后在需要时释放出来，提供了一种可重复使用且具有成本效益的替代品。
这种海绵表面涂有纳米颗粒，可以吸引污染物，从而捕捉锌、铜等金属以及磷酸盐。 以前的版本还成功去除了水中的铅、微塑料和油。 通过调节pH值，海绵可以释放这些被捕获的物质，从而有可能回收有价值的资源，而不是简单地将其丢弃。
研究人员在今天（2月5日）发表在美国化学学会杂志《环境科学与技术水》（Environmental Science & Technology Water）上的一篇论文中定义了一种方法，使他们的平台能够适应芝加哥的特定污染物，然后有选择性地释放这些污染物，从而使通常必须开采的资源有可能获得第二次生命。
主要研究人员维纳亚克-德拉维德（Vinayak Dravid）说："这项技术可以用作通用吸附剂或'万能吸附剂'，也可以针对金属、塑料或营养物质等特定污染物组进行定制。"
德拉维德是西北大学麦考密克工程学院材料科学与工程系亚伯拉罕-哈里斯教授，也是保拉-M-特里恩斯可持续发展与能源研究所（Paula M. Trienens Institute for Sustainability and Energy）的教员。 他还是西北大学原子和纳米表征（NUANCE）中心以及软性和混合纳米技术实验（SHyNE）资源的创始主任，同时还担任国际纳米技术研究所全球项目副主任。
这种海绵由聚氨酯制成，表面涂有一种吸油拒水的物质。 最新的版本是一种高亲水性（亲水）纤维素海绵，表面涂有专门针对其他污染物的颗粒。 这种海绵之所以如此有效，是因为它的孔隙提供了大量污染物可以附着的表面积。
德拉维德将这种技术称为"瑞士军刀"，因为它用途广泛，可以反复使用。 他创办了珊瑚创新公司（Coral Innovations，前身为 MFNS-Tech），开始将基于海绵的环境修复技术商业化的进程。
暴雨处理设备制造商 StormTrap LLC 了解到该平台后，与团队进行了接触，询问了严重影响芝加哥的三种特定污染物。 StormTrap 的代表希望在其产品组合中增加吸附材料，他们询问 Dravid 能否将污染物的浓度降低到无法追踪的程度。
环境保护局根据人体健康设定的矿物质含量有时高于从环境角度考虑的安全含量，通常将饮用水的限值设定在百万分之一的范围内，而防止藻类大量繁殖和其他环境影响所需的浓度要小得多。
开发捕获铜、锌和磷酸盐的平台相对容易，但随后，德拉维德研究小组的博士生、论文第一作者凯利-马图谢夫斯基（Kelly Matuszewski）的任务是确定一种方法，将资源取回。 随着矿山中磷酸盐和金属储量的耗尽，第二步变得至关重要。
"我们不能只是一味地把这些矿物质冲进马桶，"马图谢夫斯基说。"我们需要了解它们是如何相互作用的，并找到实际利用它们的方法。"
马图谢夫斯基发现，通过降低 pH 值，金属会从海绵中冲出。 一旦铜和锌被清除，pH 值就会升高，此时磷酸盐就会从海绵上脱落。 她发现，即使经过五次收集和去除矿物质的循环，海绵的效果依然很好，而且她还能提供不含可追踪污染物的水。
与 StormTrap LLC 公司的合作使团队能够评估该技术的有效性，并迅速从实验室转向工业领域。 在现实生活中使用该平台将是下一步的重要工作，因为 Matuszewski 是在受控环境中工作的，在这种环境中，每种污染物的相对浓度都是相同的。 下一阶段将帮助他们确定海绵可容纳的矿物质数量，并使他们能够与西北大学其他致力于创造更清洁水道的研究人员合作。
编译自/ScitechDaily
