西北大学的研究人员开发了纳米薄膜来去除水中的磷酸盐污染


时间:2021-06-02  来源:  作者:  点击次数:


原标题:西北大学研究人员开发纳米薄膜去除水中磷酸盐污染来源:cnBeta。计算机输出缩微胶片

河流、湖泊等水道中的磷酸盐污染已经到了危险的程度,导致藻类大量繁殖,使鱼类和水生植物缺氧。与此同时,世界各地的农民正在接受磷肥储备正在减少的事实,这些肥料被用于世界上一半的粮食作物。

受芝加哥附近许多水域的启发,西北大学领导的一个小组开发了一种方法,可以反复去除和再利用污染水中的磷酸盐。研究人员将这一发展与用于污染修复的瑞士军刀进行了比较,因为他们开发了一种膜来吸收然后释放污染物。本研究将于2021年5月31日发表于《美国国家科学院院刊》。

磷是世界粮食系统和地球上所有生命的基础。地球上的每一个生物都需要它:磷存在于细胞膜、DNA支架和我们的骨骼中。虽然大气中可以找到氧、氮等其他关键元素,但磷没有类似的元素。少量的有效磷来自地壳,需要几千年甚至几百万年才能风化掉。磷矿正在被开采。

鉴于不可再生自然资源的短缺,令人遗憾的是,我们的许多湖泊正在遭受一种叫做富营养化的过程。当过多的营养物质进入自然水源时,就会发生富营养化。随着磷酸盐和其他矿物质的积累,水生植物和藻类变得过于密集,耗尽水中的氧气,最终杀死水生生物。

人类以前多重复使用磷酸盐,现在我们只是把它从地上拉下来,用一次,然后冲入水源。所以这是一个污染问题,一个可持续发展问题,一个循环经济问题。传统上,生态学家和工程师已经制定策略,通过消除水源中的磷酸盐来解决日益严重的环境和公共健康问题。直到最近,重点从磷酸盐消除转移到磷酸盐回收。

现在,西北大学的研究人员PEARL开发了一种轻质的磷酸盐去除和回收膜,这是一种多孔的柔性基底,可以从污染的水中选择性地分离高达99%的磷酸盐离子。PEARL膜涂有与磷酸盐结合的纳米结构,可以通过控制pH值来调节吸收或释放养分,从而实现磷酸盐回收和膜的多次循环利用。

目前,除磷方法基于复杂、冗长和多步骤的方法。大部分在去除过程中没有回收磷酸盐,最终产生大量的物理废弃物。PEARL膜提供了一种简单的一步去除磷酸盐并有效回收磷酸盐的方法。它也可以重复使用,没有任何物理浪费。


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