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微螺旋狀碳基磁性材料可有效清除水中塑料

發布日期:2019-08-13  

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    近年來,國際上對海洋環境與海岸微塑料污染及其生态效應、漁業影響和健康風險的關注日益加強。為了更好的應對海洋塑料污染,最近,澳大利亞研究人員開發出一種新方法,他們利用微螺旋狀碳基磁性材料制成一種“彈簧”,可有效清除水中的塑料。
    澳大利亞阿德萊德大學化學工程學院教授表示,塑料微粒在水中吸附了各種有機和金屬污染物,水生動物一旦誤食,這些有害物質就會釋放到它們體内,并在食物鍊中層層積累。而高穩定性的碳納米彈簧則可以促使這些塑料微粒分解成更小的化合物,以避免它們威脅海洋生态系統。
    現行的塑料微粒處理工藝使用的主要是活性氧,活性氧是一種不穩定的化學物質,遇到長鍊有機分子時會發生鍊反應,将這些長鍊分子“切割”成可溶于水的無害小分子。但活性氧的制備過程通常要用到鐵、钴等重金屬,而這些重金屬本身就會對環境造成污染。
    為了解決這個問題,該團隊提出了一種更環保的方案:使用含氮的碳納米管材料催化活性氧的合成。這種彈簧狀碳納米管催化劑在8小時内就能清除水中大部分的塑料微粒,而且在分解塑料微粒所需的苛刻氧化條環境下仍保持穩定。螺旋碳納米管結構一方面讓催化劑更加穩定,一方面也實現了反應面積的最大化。此外,這種碳納米管内部還含有少量錳(錳被置入碳納米管深處,以免與水接觸),因而具有磁性。
    由于沒有兩種微塑料在化學上是相同的,研究人員的下一步工作将是确保納米探針對不同組成、形狀和來源的微塑料起作用。他們還打算繼續嚴格确認在微塑料分解過程中作為中間體或副産品出現的任何化合物的無毒性。

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