可重複使用的水處理顆粒有效地消除了BPA

可重複使用的水處理顆粒有效地消除了BPA

萊斯大學的科學家們已經開發出一種類似於維納斯捕蠅草的治水微粒捕蠅器的東西。在水稻環境工程師佩德羅·阿爾瓦雷斯(Pedro Alvarez)的實驗室中製造出了微米大小的球體，用於捕捉和破壞雙酚A (BPA)。雙酚A是一種合成化學物質，用於製造塑料。

BPA通常被用於食品罐、瓶蓋和供水管道的內部，曾經是嬰兒奶瓶的組成部分。雖然在低劑量的情況下，雙酚a滲入食品和飲料中被認為是安全的，但長期接觸雙酚a被懷疑會影響兒童的健康並導致高血壓。好訊息是活性氧(ROS)——在這種情況下是羥基自由基——對BPA來說是壞訊息。廉價的二氧化鈦在紫外線照射下會釋放活性氧。但是由於氧化分子會迅速褪色，BPA必須足夠接近來攻擊。

這就是陷阱的由來。近距離觀察，這些球體呈現出花朵般的二氧化鈦花瓣。柔軟的花瓣為水稻研究人員固定環糊精分子提供了充足的表面積。環糊精是一種溫和的糖基分子，常用於食品和藥品中。它具有雙面結構，具有疏水(避水)腔和親水(吸引水)外表面。雙酚a也是疏水的，自然會被腔體吸引。一旦被捕獲，由球體產生的活性氧就會將BPA降解為無害的化學物質。

在實驗室中，研究人員確定每升汙染水中200毫克的球體在一小時內降解了90%的BPA，這個過程如果使用未經強化的二氧化鈦需要兩倍多的時間。這項工作適用於由水稻和國家科學基金會支援的奈米水處理中心開發的技術，因為奈米水處理球是由二氧化鈦奈米片自組裝而成的。“文獻中報導的大多數過程都涉及奈米顆粒，”萊斯大學研究生、論文主要作者張丹寧說。“這些粒子的大小不到100奈米。由於它們體型很小，很難從水中懸浮物中恢復過來。

大米顆粒要大得多。當一個100奈米的微粒比人的頭髮小1000倍時，增強的二氧化鈦只有3到5微米，只比同樣的頭髮小20倍。“這意味著我們可以使用帶有薄膜的低壓微濾技術將這些顆粒回收再利用，”張說。“它節省了很多能源。”由於活性氧也會磨損環糊精，在持續400小時的紫外線照射後，這些球體開始失去它們的捕獲能力。但一旦恢復，它們就可以很容易地充電。“這種新材料有助於克服光催化水處理的兩個重要技術障礙，”阿爾瓦雷斯說。“首先，它通過減少水中的非目標成分清除活性氧來提高處理效率。在這裡，ROS主要用於破壞BPA。他說:“其次，它可以實現低成本的催化劑分離和再利用，有助於降低處理成本。”“這是先進材料如何幫助將學術炒作轉化為提高水安全的可行過程的一個例子。”