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烏賊骨＋棉花，可吸附99.8%微塑料！
11月29日，武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院鄧紅兵教授團(tuán)隊與華中科技大學(xué)周雪教授團(tuán)隊攜手取得重要科研突破，成功研制出一種可重復(fù)使用且可生物降解的新型全生物質(zhì)纖維海綿。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在國際學(xué)術(shù)刊物《科學(xué)進(jìn)展》上。
圖一，用于去除微塑料的可持續(xù)自組裝超分子生物質(zhì)纖維泡沫。(A)纖維素和β-甲殼素?zé)o交聯(lián)制備自組裝超分子生物質(zhì)泡沫的途徑。(B)由于活性官能團(tuán)豐富，生物質(zhì)纖維泡沫通過多級相互作用(物理攔截、靜電吸附和多重分子間相互作用)去除微塑料。
圖為全生物質(zhì)纖維海綿吸附多種微塑料后的電鏡圖片，彩色部分為微塑料、灰色部分為海綿。(研究團(tuán)隊供圖)
武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院博士后 吳洋：我們的研究發(fā)現(xiàn)，烏賊骨甲殼素結(jié)晶形態(tài)與龍蝦殼甲殼素不同，具有更高的反應(yīng)活性，更容易被制成海綿，可以吸附更多微塑料。我國烏賊捕撈量巨大，被當(dāng)作廢棄物的大量的烏賊骨可以作為提取甲殼素的原料，制作效率更高的全生物微塑料吸附海綿。
這種海綿由廢棄烏賊骨提取的甲殼素和棉花制成，具有多孔結(jié)構(gòu)和豐富的表面官能團(tuán)在處理水中微塑料污染方面表現(xiàn)卓越。研究團(tuán)隊利用灌溉水、湖水、海水和池塘水四種實際水源的樣本對材料性能進(jìn)行了評估，發(fā)現(xiàn)這種材料的吸附能力基本上不受水中無機(jī)顆粒、重金屬、有機(jī)污染物和微生物的影響，確定了其在實際水域中的穩(wěn)定性。研究顯示，這種新型全生物質(zhì)纖維海綿在第一次吸附循環(huán)中可以去除水中99.8%的微塑料，五個循環(huán)后，仍保持了超過95%的去除率，表明它具有良好的可重復(fù)使用性。
微塑料污染已成為全球性的環(huán)境挑戰(zhàn)，對水生生態(tài)系統(tǒng)及人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。這種新型全生物質(zhì)纖維海綿的出現(xiàn)，無疑是在環(huán)保材料領(lǐng)域的一大亮點。
值得一提的是，該海綿不僅具有出色的吸附性能，還具備可重復(fù)使用和可生物降解的特性。在吸附飽和后，通過特定的處理工藝，海綿能夠輕松地脫附再生，可多次循環(huán)使用，大大降低了處理成本和資源消耗。而當(dāng)海綿達(dá)到使用壽命極限后，其可在自然環(huán)境中逐漸生物降解，不會像傳統(tǒng)吸附材料那樣留下二次污染隱患，真正實現(xiàn)了從使用到廢棄全過程的環(huán)境友好。
鄧紅兵教授表示，生物質(zhì)材料是解決水中微塑料污染這一復(fù)雜問題有效、經(jīng)濟(jì)的方案，這種全生物質(zhì)纖維海綿制備方式簡單，具有大規(guī)模生產(chǎn)的潛力，有望在不久的將來應(yīng)用到現(xiàn)實生活中的大規(guī)模水處理或家用凈水器內(nèi)。周雪教授也提到，跨校團(tuán)隊的合作在此次研究中起到了關(guān)鍵作用，不同學(xué)科背景的專家和研究人員相互協(xié)作、優(yōu)勢互補(bǔ)，才使得這一綜合性強(qiáng)、技術(shù)難度高的研究得以順利推進(jìn)。
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