湖泊、河流中的有害染料會因使用新的海綿狀材料而變得無色

《全球涂料網(wǎng)訊》

研究人員將一小塊類似海綿的物質(zhì)放在含有藍(lán)色染料的水中。大約10秒后，燒杯里的水變得清澈。

染料廣泛應(yīng)用于紡織、化妝品、食品加工、造紙、塑料等行業(yè)。在全球范圍內(nèi)，我們每年生產(chǎn)大約70萬噸的染料，相當(dāng)于兩座帝國大廈的重量，用來給我們的衣服、眼影、玩具和自動售貨機(jī)糖果上色。

在制造過程中，大約十分之一的染料產(chǎn)品被排放到廢物流中。這些染料大多逃脫了傳統(tǒng)的廢水處理程序，并留在環(huán)境中，經(jīng)常到達(dá)湖泊、河流和池塘，并污染水的水生植物和動物的生活在那里的生活。即使是稍微增加一點(diǎn)顏色，也能阻擋陽光，阻止植物光合作用，而光合作用破壞了整個(gè)水生生態(tài)系統(tǒng)。

由華盛頓大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組發(fā)明了一種環(huán)保的方法，可以在幾秒鐘內(nèi)去除水中染料的顏色。

“少量的染料會污染大量的水，所以我們需要找到一種非常快速和有效地去除顏色的方法，”高級作者安東尼·迪奇亞拉(Anthony Dichiara)說。他是華盛頓大學(xué)環(huán)境與森林科學(xué)學(xué)院生物資源科學(xué)與工程的助理教授。“我們所取得的成就給我們留下了深刻的印象。”

研究小組開發(fā)了一種方法，用一種類似海綿的材料從水里去除顏色，這種材料是他們用木漿和小塊金屬制成的。纖維素是植物細(xì)胞壁的主要結(jié)構(gòu)，是地球上最豐富的天然物質(zhì)。這種金屬起到催化作用，幫助迅速去除顏色。

該研究小組沒有將染料從水中去除，而是試圖改變?nèi)玖系念伾�，使其超出我們在可見光譜中所能看到的范圍。

例如，化學(xué)反應(yīng)會破壞紅色，使其顯得清晰或無色。在這種情況下，染料廢料人為地給湖水上色，阻止光合作用，將染料由紅色改為透明，應(yīng)該會讓植物恢復(fù)正常生長的能力。

使用被稱為“還原劑”的分子對染料進(jìn)行化學(xué)還原，可以改變?nèi)玖系慕Y(jié)構(gòu)，使其顏色由紅色或藍(lán)色變?yōu)榍宄�。然而，反�?yīng)不是很有效，可能需要幾個(gè)星期才能發(fā)生。UW的材料包含一個(gè)催化劑，與還原劑一起工作，以加快這一過程，幾乎是瞬時(shí)的。

在新的論文中，研究人員描述了他們開發(fā)的簡單和可持續(xù)的過程，以使褪色材料。研究人員將纖維素分子與金屬鈀結(jié)合，加熱溶液并將其混合在攪拌器中。然后，他們凈化和冷凍干燥的材料，使它成為一個(gè)多孔的，可重復(fù)使用的物質(zhì)。得到的海綿是99%以上的空氣，它的大毛孔允許水進(jìn)出，而金屬催化劑顆粒在材料中工作以去除任何顏色。

就像一個(gè)真正的海綿，材料可以擠壓其水和重復(fù)使用多次，而不失去能力，消除顏色的水。研究人員說，在經(jīng)過多次擠壓和過濾之后，很難制造出一種無瑕疵的輕質(zhì)材料，尤其是當(dāng)海綿必須保持其瑞士奶酪般的結(jié)構(gòu)時(shí)，這種結(jié)構(gòu)必須與減色顆粒融合在一起。

研究人員在實(shí)驗(yàn)室中使用普遍存在于紡織工業(yè)中的藍(lán)色和紅色染料對海綿進(jìn)行了測試。他們把有色的水，已經(jīng)和現(xiàn)有的分子混合在一起，幫助降低顏色，灑在海綿上。當(dāng)液體通過材料時(shí)，產(chǎn)生的水是干凈的。在另一個(gè)測試中，他們把海綿材料卷進(jìn)裝有藍(lán)色染色水的罐子里，大約10秒后，顏色消失了。

在實(shí)驗(yàn)室測試之外，研究人員說，許多類似海綿的小物質(zhì)會被釋放到被染料污染的湖中，同時(shí)釋放出這種分子來幫助降低顏色。就像把茶包繞在杯子上一樣，海綿可以被拖到湖邊，直到所有顏色都消失不見為止。