2022-04-22 14:27

水的处理:光线有助于降低激素

Water Processing: Light Helps Degrade Hormones

水中的微污染物往往是在环境中积累的激素,可能对人类和动物产生负面影响。位于莱比锡的卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)和莱布尼茨表面工程研究所(IOM)的研究人员现在已经开发出一种方法,当这些污染物流过聚合物膜时,可以进行光催化降解。发表在《自然-纳米技术》杂志上。光照射引发化学反应,结果是类固醇激素在涂有二氧化钛的膜上降解。

无论人们生活在哪里,用于避孕或农业的激素都会进入废水。类固醇激素,如性激素和皮质激素,可能在环境中积累,并对人类和动物产生不利影响,因为它们损害行为发育和生育能力。例如,性激素可能导致雄性鱼发育出雌性特征。因此,在废水再次进入自然水循环并从中提取饮用水之前,清除废水中的激素和其他微污染物是很重要的。“目前为人们提供清洁的饮用水是全世界最重要的挑战之一,”安德烈亚·Iris教授说,他是KIT先进膜技术研究所(IAMT)的所长,Schäfer。“微污染物对我们的未来构成了巨大威胁,因为它们损害了我们的生育能力和大脑功能。”

灵感来自太阳能电池技术

多年来,Schäfer一直在研究纳滤的水处理技术。为此,她使用了具有纳米孔径的聚合物膜。然而,纳滤需要很高的压力,因此需要大广州有偿捐卵量的能量。此外,微污染物可能在聚合物膜材料中积累,逐渐进入过滤水。即使污染物被完全分离,也可能产生高浓度的污染物流,需要进一步处理。

受太阳能电池技术的启发,来自KIT的Bryce S. Richards教授在Schäfer的工作领域产生了将二氧化钛涂在聚合物膜上并设计光催化膜的想法。将具有光催化活性的二氧化钛纳米颗粒应用于微滤膜,微滤膜的孔隙比纳滤膜大。然后,光的照射引发化学反应,其结果是类固醇激素在细胞膜上降解。与她在IAMT的团队以及莱比锡莱布尼茨表面工程研究所(IOM)的同事一起,Schäfer现在已经实现了她的想法,并在《自然纳米技术》杂志上展示了这项新技术。

催化剂对水

“我们开发了一种水的催化剂,”Schäfer总结了她的工作。使用光催化聚合物膜,在连续流模式下去除类固醇激素,直至分析检测限为4 ng/l。事实上,测量到的浓度非常接近世界卫生组织新的饮用水指南中规定的限度1纳克/升。研究人员现在正在通过减少所需的时间和能量消耗来优化他们的技术。此外,他们的重点是利用自然光。特别是,他们的研究旨在通过光催化降解其他污染物,如全氟烷基化和多氟物质(PFAS)等工业化学品或草甘膦等农药。另一个目标是升级该技术。