微污染物對水道造成了相當大的負擔，但是從廢水中去除它們需要相當大的技術資源。現在，聯邦理工學院的研究人員已經開發出一種方法，可以有效地去除這些有問題的物質。在日常生活中，我們都使用大量的化學物質，包括化妝品、藥物、避孕藥、植物肥料和清潔劑——所有這些都有助於使人們的生活更容易。然而，這些產品的使用對環境有不利的影響，因為在今天的水處理廠，許多產品不能完全從廢水中去除。

作為微污染物，它們最終會進入環境，給河道中的動植物帶來負擔。因此，作為修訂《水保護法》的一部分，到2040年在選定的水處理廠增設一個凈化階段，以去除微污染物。儘管這方面的資金原則上已得到保證，但該項目對工廠經營者提出了挑戰，因為只有通過複雜的程序才能去除關鍵物質，這些程序通常是基於臭氧、活性炭或光。

納米顆粒有助於降解

現在，蘇黎世聯邦理工學院機器人與智能系統研究所的研究人員開發了一種方法，可以更容易地去除這些物質。利用多鐵納米顆粒，他們成功地誘導了污染水中化學殘留物的分解。在這裡，納米顆粒不直接參与化學反應，而是作為催化劑，加速物質轉化為無害化合物。像這樣的納米顆粒已經在工業的許多領域被用作化學反應的催化劑，現在，已經證明它們也可以用於廢水凈化。在實驗中，研究人員使用了含有微量五種常用藥物的水溶液。實驗證實，納米顆粒可以將這些物質在水中的濃度降低至少80%。

許多廢水處理廠不能完全去除廢水中的化學物質。圖片：Symbol image: Shutterstock

該小組的博士生Fajer Mushtaq強調了這些結果的重要性：這些物質還包括兩種用傳統臭氧法無法去除的化合物。參與該項目的博士後陳湘中(音譯)解釋說：值得注意的是，能夠利用磁場精確調整納米粒子的催化輸出。粒子有鈷鐵氧體核心，周圍有鉍鐵氧體外殼。如果外加交變磁場，粒子表面的某些區域帶正電荷，而另一些區域帶負電荷。這些電荷導致水中活性氧的形成，活性氧將有機污染物分解成無害的化合物。然後，利用磁場可以很容易地將磁性納米顆粒從水中去除。

業界的積極回應

研究人員認為，新方法是一種很有前途的方法，例如，它比臭氧廢水處理更容易實現，廢水處理行業對我們的發現非常感興趣。然而，由於該方法目前只在實驗室中進行了研究，要將其應用於實際還需要一段時間。無論如何，Mushtaq說已經批准了由瑞士國家科學基金會和Innosuisse聯合資助的一個橋樑項目，目的是支持該方法轉化為實際應用。此外，已經有建立一家附屬公司的計劃，研究人員打算將他們的想法發展到市場成熟。

以各種有機顏料為例，例如用於紡織工業的顏料，研究人員能夠證明他們的方法的有效性。左圖使用前，右圖使用後。圖片：ETH Zurich / Fajer Mushtaq

參考期刊《ETH Zurich》

DOI: 10.1002/adma.201901378

博科園｜科學、科技、科研、科普

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！