萊斯大學(xué)的科學(xué)家已經(jīng)開(kāi)發(fā)出類(lèi)似于維納斯的捕蠅粒子用于水修復(fù)的東西。

在Rice環(huán)境工程師Pedro Alvarez的實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)建的微米級(jí)球體用于捕獲和破壞雙酚A(BPA)，這是一種用于制造塑料的合成化學(xué)品。

該研究詳見(jiàn)美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)期刊“ 環(huán)境科學(xué)與技術(shù)”。

BPA通常用于涂覆食品罐，瓶蓋和供水管線(xiàn)的內(nèi)部，并且曾經(jīng)是嬰兒奶瓶的一部分。雖然滲透到食物和飲料中的BPA在低劑量下被認(rèn)為是安全的，但長(zhǎng)期暴露會(huì)被懷疑影響兒童的健康并導(dǎo)致高血壓。

好消息是活性氧(ROS) - 在這種情況下，羥基自由基 - 對(duì)BPA來(lái)說(shuō)是壞消息。當(dāng)紫外線(xiàn)觸發(fā)時(shí)，廉價(jià)的二氧化鈦會(huì)釋放出ROS。但由于氧化分子迅速消退，BPA必須足夠接近攻擊。

這就是陷阱的來(lái)源。

近距離觀(guān)察，球體呈現(xiàn)出類(lèi)似花朵的二氧化鈦花瓣。柔軟的花瓣為水稻研究人員提供了足夠的表面積來(lái)固定環(huán)糊精分子。

環(huán)糊精是一種良性的糖基分子，常用于食品和藥物中。它具有雙面結(jié)構(gòu)，具有疏水(避水)腔和親水(吸水)外表面。BPA也是疏水性的并且自然地被吸引到腔體中。一旦被困，球體產(chǎn)生的ROS會(huì)使BPA降解成無(wú)害的化學(xué)物質(zhì)。

在實(shí)驗(yàn)室中，研究人員確定每升受污染的水中有200毫克的球體在一小時(shí)內(nèi)降解了90%的BPA，這一過(guò)程需要兩倍于未增強(qiáng)的二氧化鈦。

這項(xiàng)工作適用于由賴(lài)斯和國(guó)家科學(xué)基金會(huì)支持的納米技術(shù)水處理中心開(kāi)發(fā)的技術(shù)，因?yàn)檫@些球體是由二氧化鈦納米片自組裝而成。

“文獻(xiàn)中報(bào)道的大多數(shù)過(guò)程涉及納米粒子，”賴(lài)斯研究生和主要作者Danning Zhang說(shuō)。“顆粒的尺寸小于100納米。由于尺寸非常小，它們很難從水中懸浮液中恢復(fù)。”

米粒子要大得多。當(dāng)100納米顆粒比人類(lèi)頭發(fā)小1000倍時(shí)，增強(qiáng)的二氧化鈦在3到5微米之間，僅比同一根頭發(fā)小約20倍。“這意味著我們可以使用帶膜的低壓微濾來(lái)使這些顆粒重新使用，”張說(shuō)。“它節(jié)省了很多精力。”

張說(shuō)，由于ROS還會(huì)磨損環(huán)糊精，因此在持續(xù)紫外線(xiàn)照射約400小時(shí)后，球體開(kāi)始失去誘捕能力。但一旦恢復(fù)，它們就可以輕松充電。

“這種新材料有助于克服光催化水處理的兩大技術(shù)障礙，”Alvarez說(shuō)。“首先，它通過(guò)最大限度地減少水中非目標(biāo)成分對(duì)ROS的清除來(lái)提高治療效率。這里，ROS主要用于破壞BPA。

“其次，它可以實(shí)現(xiàn)催化劑的低成本分離和再利用，有助于降低處理成本，”他說(shuō)。“這是高級(jí)材料如何幫助將學(xué)術(shù)炒作轉(zhuǎn)化為可行的流程以提高水安全性的一個(gè)例子。”