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神奇海綿有效清除水中重金屬銅
河川與土壤重金屬污染是許多國家頭痛的環境議題﹐這些毒物一旦進入食物鏈﹐變只進不出﹐以生物放大作用在其他生物與人體內疊加累積﹐故重金屬源頭管理與處理不容忽視﹐最近美國伯克利實驗室就研發出高效率除「銅」海綿﹐能精準並有效地吸收水中的銅離子。
鎘﹑鉻﹑銅﹑鎳﹑鉛﹑鋅﹑錳﹑鈷﹑汞都是重金屬﹐目前除了地質因素外﹐重金屬污染多源自於人為因素﹐隨著經濟與工業發展﹐採礦﹑廢水排放﹑廢氣排放都會影響自然環境﹐趟若工廠任意排放廢水﹐這些劇毒物質最終就會流入河川海洋﹑滲入土壤﹐對人體健康﹑農漁業及環境生態造成許多負面影響。更麻煩的是大面積重金屬污染的清理善後﹐其作用往往有限。目前常見的重金屬除污技術為大量分離(bulk separation)﹐無論對水質好或壞﹐全部都會清除殆盡。
對此伯克利實驗室開發一種化學選擇性高﹑耐用的材料ZIOS(zinc imidazole salicylaldoxime)﹐團隊以細菌的重金屬吸收能力為發想(代謝用)﹐研發出類似海綿的晶體結構材料﹐ZIOS其中的微小通道大小與水分子差不多﹐浸入水中後通道又會拓寬﹐剛好可以讓水分子自由流動﹐讓材料與液體中的銅離子結合並產生化學反應。
團隊指出﹐ZIOS是有史以來吸收銅離子效果與速度最快的材料﹐其速度是現今30到50倍﹐在水中穩定性也長達52天。且不僅具有優異的吸附性能﹐重複使用性也高﹐團隊指出﹐ZIOS一旦離水﹐就會在十億分之一秒的時間內從膨脹狀態變為原本的大小。
團隊認為ZIOS或許可以納入汙水處理藍圖中﹐這也意味著重金屬除污技術邁入原子級﹐因此團隊也希望以這項技術為基石﹐研發出瞄準其他重金屬離子的除污技術。論文第一作者Jeff Urban表示﹐在水科學和水工業中﹐過去已經有許許多多廢水除污技術﹐但很少設計用於從酸性礦井排水中去除重金屬。我們希望ZIOS可以幫助改變這一點。
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