塔夫茨大學(xué)工程學(xué)院的一組科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種受生物學(xué)啟發(fā)的新過(guò)濾技術(shù)，可以幫助遏制影響全球數(shù)千萬(wàn)人的與飲用水有關(guān)的疾病，并有可能改善環(huán)境修復(fù)、工業(yè)和化學(xué)生產(chǎn)，以及采礦等過(guò)程。
在美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊上的報(bào)告中，研究人員證明他們的新型聚合物膜可以將氟化物從氯離子和其他離子(帶電原子)中分離出來(lái)，其選擇性是其他方法報(bào)道的兩倍。他們表示，該技術(shù)的應(yīng)用可以防止水源中的氟化物毒性，因?yàn)樗粗刑烊淮嬖诘脑睾刻?，無(wú)法供人類消費(fèi)。
眾所周知，在供水中添加氟化物可以降低蛀牙的發(fā)生率，包括蛀牙。鮮為人知的是，一些地下水源的天然氟化物含量如此之高，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的健康問(wèn)題。長(zhǎng)期接觸過(guò)量的氟化物會(huì)導(dǎo)致氟中毒，這種情況實(shí)際上會(huì)削弱牙齒，使肌腱和韌帶鈣化，并導(dǎo)致骨骼畸形。世界衛(wèi)生組織估計(jì)，飲用水中氟化物濃度過(guò)高已導(dǎo)致全球數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的氟牙癥和氟骨癥病例
使用相對(duì)便宜的過(guò)濾膜去除氟化物的能力可以保護(hù)社區(qū)免受氟中毒的影響，而無(wú)需使用高壓過(guò)濾或必須完全去除所有成分，然后使飲用水重新礦化
“離子選擇性膜減少飲用水供應(yīng)中過(guò)量氟化物的潛力非常令人鼓舞，”工程學(xué)院化學(xué)和生物工程副教授 Ayse Asatekin 說(shuō)。“但這項(xiàng)技術(shù)的潛在用途不僅限于飲用水，還涉及其他挑戰(zhàn)。我們用來(lái)制造膜的方法很容易擴(kuò)大到工業(yè)應(yīng)用。而且由于作為過(guò)濾器的實(shí)施也相對(duì)簡(jiǎn)單、成本低且環(huán)境可持續(xù)，因此它可以廣泛應(yīng)用于改善農(nóng)業(yè)供水、清理化學(xué)廢物和提高化學(xué)品產(chǎn)量。
例如，從理論上講，該過(guò)程可以提高用于可持續(xù)鋰電池生產(chǎn)的鋰地質(zhì)儲(chǔ)量或核能發(fā)電所需的鈾的產(chǎn)量，Asatekin 說(shuō)。
在開(kāi)發(fā)合成膜的設(shè)計(jì)時(shí)，Asatekin 的團(tuán)隊(duì)受到了生物學(xué)的啟發(fā)。細(xì)胞膜在允許離子進(jìn)出細(xì)胞方面具有顯著的選擇性，它們甚至可以非常精確地調(diào)節(jié)離子和分子的內(nèi)部和外部濃度
生物離子通道通過(guò)用具有不同大小和電荷以及對(duì)水的不同親和力的功能性化學(xué)基團(tuán)排列通道，為這些小離子的通過(guò)創(chuàng)造了更具選擇性的環(huán)境。通過(guò)的離子與這些基團(tuán)之間的相互作用是由通道孔的納米尺寸所迫使的，而通過(guò)率則受相互作用的強(qiáng)弱影響
Asatekin 團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建的過(guò)濾膜是通過(guò)將兩性離子聚合物(一種分子基團(tuán)在其表面上包含緊密連接的正負(fù)電荷的聚合物)涂覆到多孔載體上而設(shè)計(jì)的，從而形成通道比納米更窄的膜被兩者包圍防水和帶正電荷和負(fù)電荷的化學(xué)基團(tuán)。與生物通道一樣，孔的尺寸非常小，迫使離子與孔中的帶電和斥水基團(tuán)相互作用，從而使某些離子的通過(guò)速度比其他離子快得多。在當(dāng)前的研究中，聚合物的組成旨在針對(duì)氟化物與氯化物的選擇。研究人員說(shuō)，通過(guò)改變兩性離子聚合物的組成，應(yīng)該可以針對(duì)不同離子的選擇
標(biāo)簽：
免責(zé)聲明：本文由用戶上傳，與本網(wǎng)站立場(chǎng)無(wú)關(guān)。財(cái)經(jīng)信息僅供讀者參考，并不構(gòu)成投資建議。投資者據(jù)此操作，風(fēng)險(xiǎn)自擔(dān)。 如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除！