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纳米纤维水凝胶实现可持续水净化

放大字体  缩小字体 发布日期:2024-01-29  来源:高分子科学前沿、纺织导报  浏览次数:446
核心提示:水是我们地球的命脉,但目前全球约有四分之一的人口正遭受 极度缺水 危机,预计 2025 年将有多达 35 亿人面临缺水问题。尽管世
       水是我们地球的命脉,但目前全球约有四分之一的人口正遭受 "极度缺水 "危机,预计 2025 年将有多达 35 亿人面临缺水问题。尽管世界上许多地区都有淡水,但淡水却经常受到石油 、有机溶剂 、水溶性污染物和悬浮固体等污染物的污染。如何解决悬浮固体污染水的问题已引起人们的广泛关注。不同来源的超细颗粒不仅危害环境和人类健康,而且需要高能耗、高成本和复杂的去除过程。因此,如何在水净化过程中以具有成本效益的方式去除超细悬浮固体仍是一项全球性挑战。
      东北林业大学陈文帅教授联合美国德克萨斯大学奥斯汀分校余桂华教授受先进水凝胶内在结构和功能的启发,开发了一种注射驱动的过滤系统,该系统将完全基于生物的可生物降解纳米纤维水凝胶薄膜与注射器集成在一起,用于去除超细固态悬浮物,实现便携式、可持续的水净化。这种水凝胶薄膜具有密集堆叠和缠结的纳米纤维网络,能够去除截留尺寸为 10 nm的超细悬浮固体,去除效率高达 100%,大大超过了商用滤纸和微孔膜。在运行过程中,喷射驱动过滤系统的通量达到 90.6 g/cm2/h,是在相同条件下运行的商用聚碳酸酯超滤膜的 7.2 倍。此外,该过滤系统还具有良好的可扩展性和可重复使用性,而且成本低、对环境影响小。从各种难以净化的水资源中成功制取净水,进一步证明了该过滤系统的多功能性。相关成果以“A bio-based nanofibre hydrogel filter for sustainable water purification”为题发表在《Nature Sustainability》上。
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图1:BNHFs过滤悬浮固体污染水的特性

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图 2:BNHF 系统的组装
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图 3:悬浮固体截留
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图4:BNHF在实际中的应用
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图5:颗粒回收、生物降解和价值比较
 
 
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