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科学家开发出环保的花粉海绵来解决水污染物雨天

石岛娱乐网 2022-09-29 14:02:01

科学家开发出环保的花粉海绵来解决水污染物

由新加坡南洋理工大学领导的一组科学家创造了一种可重复使用的，可生物降解的海绵，该海绵可以轻松吸收受污染水源中的石油和其他有机溶剂，使其成为解决海洋溢油的有前途的替代方法。

海绵由向日葵花粉制成，具有疏水性-可以排斥水-这要归功于海绵上的天然脂肪酸涂层。在实验室实验中，科学家们证明了海绵具有以与商用吸油剂相当的速率吸收各种密度的油污染物的能力

溢油很难清除，并导致对海洋生态系统的长期严重破坏。常规的清理方法，包括使用化学分散剂将油分解成非常小的油滴，或用昂贵的不可回收材料吸收油，可能会加剧损坏。

到目前为止，研究人员已经设计出直径为5厘米的海绵。由NTU新加坡和韩国成均馆大学的科学家组成的研究小组认为，将这些海绵放大后，可能是解决海洋溢油的环保选择。

负责这项研究的南大材料科学与工程学院的Cho Nam-Joon教授说：“通过微调花粉的材料特性，我们的团队成功开发了一种海绵，该海绵可以选择性地靶向受污染水源中的油并吸收它。使用自然界中发现的丰富材料还可以使海绵价格低廉，可生物降解且环保。”

这项研究建立在南大的工作基础上，通过将坚硬的外壳转变成微凝胶颗粒，从而发现了花粉的新用途，该花粉因其坚硬的外表而被称为植物王国的钻石。然后，将这种柔软的凝胶状材料用作新型的环境可持续材料的基础。

去年，Cho教授与NTU主席Subra Suresh教授一起领导了一个研究小组，用花粉创建了一种类似于纸的材料，以绿色替代了用树木制成的纸。这种“花粉纸”还可以响应不断变化的环境湿度而弯曲和卷曲，这种特性可能对柔软的机器人，传感器和人造肌肉有用。

曹教授还担任新加坡材料研究学会材料科学与工程学主席，他补充说：“未用于植物授粉的花粉通常被认为是生物废物。通过我们的工作，我们尝试寻找这种'废物'的新用途。并将其转变为可再生，可负担且可生物降解的自然资源。花粉也具有生物相容性。当暴露于人体组织时不会引起免疫，过敏或毒性反应，使其潜在地适合诸如伤口敷料，假肢和植入式电子产品。”

研究结果于三月份发表在科学杂志《先进功能材料》上。

用花粉制造海绵

为了形成海绵，NTU团队首先通过类似于常规肥皂制造的化学工艺，将向日葵中的超韧花粉粒转变为柔韧的凝胶状材料。

此过程包括在将花粉在碱性条件下孵育三天之前，先去除覆盖在谷物表面的粘性油基花粉胶。然后将所得的凝胶状材料冷冻干燥。

这些过程导致形成具有3D多孔结构的花粉海绵。将海绵短暂加热至200°C-在反复吸收和释放液体后，使海绵的形状和结构稳定的步骤。科学家发现，加热还使海绵的抗变形能力提高了两倍。

为了确保海绵选择性地瞄准油且不吸收水，科学家们在其上涂了一层硬脂酸，这是一种常见于动植物脂肪中的脂肪酸。这使海绵具有疏水性，同时保持其结构完整性。

科学家在花粉海绵上用各种密度不同的油和有机溶剂）进行了吸油测试。

他们发现海绵的吸收容量为9.7至29.3 g / g以上。*这可与商业聚丙烯吸收剂相媲美，后者是石油衍生物，吸收容量为8.1至24.6 g / g。

他们还通过将海绵反复浸泡在硅油中，然后将其挤出来，测试了海绵的耐用性和可重复使用性。他们发现此过程至少可以进行10个周期。

在最终的概念验证实验中，该团队测试了直径为1.5cm，高度为5mm的海绵吸收被污染水样中的机油的能力。海绵在不到2分钟的时间内即可吸收机油。

“这些结果共同表明，花粉海绵可以选择性地吸收和释放油污，并且具有与商用吸油剂相似的性能水平，同时表现出令人信服的特性，例如低成本，生物相容性和可持续生产，” Choose的相应作者称。这项研究。

展望未来，研究人员计划扩大花粉海绵的尺寸，以满足行业需求。他们还希望与非政府组织和国际伙伴合作，在现实生活中使用花粉海绵进行试点测试。