科学家研制钛纳米颗粒纤维垫 可高效节能地吸附清除水中污染物

据外媒报道，莱斯大学的研究人员们发明了一种新的“纤维垫”，它的神奇之处是可以吸附并破坏水中的污染物。这种“净化器”由嵌入聚合物纤维中的二氧化钛纳米粒子组成。测试中，研究团队证明了这种材料确实可以吸附污染物。不过用的不是水，而是将二氧化钛纳米颗粒暴露在紫外线下，才能消灭污染物。与其它系统相比，这种设计更加快速、安全、且节能。

实际上，二氧化钛是一种相当高产的净化材料。

当暴露在紫外光下的时候，它可以成为光催化剂，释放出活性氧（ROS）来分解污染物。多年来，这种能力已经被应用于微流体过滤器、建筑吸烟面板、以及让我们可以在阳光下晾晒衣物的织物涂层。

本例中，二氧化钛纳米颗粒被嵌入高渗透聚乙烯纤维板中，以清除和杀死干扰物。鉴于纤维本身的疏水性（防水），意味着它们不会吸收水分、但是会吸走污染物。

在这些垫子吸附了污染物之后，再用紫外光对其进行照射，即可触发破坏污染物的光催化反应。二氧化钛早已在水处理中使用，但通常需要将大量的原料添加到废水中（形成泥浆）。

在嵌入的二氧化钛纳米颗粒开始破坏污染物之前，纤维垫可以先行吸附。

完成光催化这个步骤之后，处理过的水需要再从泥浆中滤出，结果既困难又低效。研究作者之一的 Pedro Alvarez 表示，当前的光催化处理在效率上有两大限制：

首先，产生的氧化剂比目标污染物要丰富得多，所以无法破坏污染物。其次，需要耗费大量的时间和金钱来保持和分离浆状的光催化剂，防止其泄露到处理过后的水中。

在某些情况下，过滤泥浆的能源成本，甚至远超紫外光所需。有鉴于此，研究团队通过固定催化剂来化解，让它易于重用和保留 ——“我们不允许它从垫子里滤出并影响到水”。

二氧化钛纳米颗粒进入了纺织物的气孔

除了速度更快，研究人员还称新技术可以节省更过的能源，尤其是应付更脏的水的时候。从蒸馏水到水处理工厂的废水，纤维垫只需增加两倍的能量。（相比之下，浆液需要 11 倍）

如果污染太厚、紫外光难以抵达纳米颗粒所在的位置，新技术也支持两步处理。Alvarez 表示，如果水浑浊，那么光的渗透会是一种挑战，这就很有必要了：

你可以把被垫子吸附的污染物清除掉，接着把它转移到另一个有更干净水的反应堆里，然后将污染物破坏掉、把垫子清理干净、再拿回来继续使用。

有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《环境科学与技术》（Environmental Science and Technology）期刊上，原标题为《Porous electrospun fibers embedding TiO2 for adsorption and photocatalytic degradation of water pollutants》。