纳米纤维去除水中的有害染料
利用废物净化水源听起来似乎违反直觉。但在维也纳技术大学，这正是现在所实现的：一种特殊的纳米结构已被开发出来，用于过滤水中广泛存在的有害染料。其中一种关键成分是一种被视为废物的材料：用过的纤维素，例如清洁布或纸杯。纤维素被用来涂覆精细的纳米织物，以创建一种高效的污水过滤器。
水中的彩色药
有机染料是最大的合成染料类别，包括所谓的偶氮化合物。它们广泛用于纺织工业，即使在那些不太注重环境保护的国家也是如此，而且染料往往最终进入未经过滤的废水中。“这很危险，因为这种染料降解速度非常慢，它们可以在水中停留很长时间，对人类和自然构成极大危险，”维也纳技术大学材料化学研究所的 Günther Rupprechter 教授说。
有各种材料可以结合这些染料。但仅凭这些还不够。“如果你只是让污水流过可以结合染料的滤膜，清洁效果会很差，”Günther Rupprechter 解释道。“用许多细小的纤维制成纳米织物，让水渗透过去，效果会好得多。”这样，水就会与更大的表面积接触，因此可以结合更多的有机染料分子。
纤维素废物作为纳米过滤器
“我们正在研究半结晶纳米纤维素，它可以由废料制成，”这项研究的第一作者、Rupprechter 研究小组的博士后 Qaisar Maqbool 说道。“含金属物质通常用于类似目的。另一方面，我们的材料对环境完全无害，我们也可以通过回收废纸来生产它。”
这种纳米纤维素与塑料聚丙烯腈一起“纺成”纳米结构。然而，这需要大量的技术技能。维也纳技术大学的团队成功地采用了一种所谓的静电纺丝工艺。在这个过程中，材料以液体形式喷洒，液滴带电并通过电场。
“这确保液体在固化过程中形成直径为 180 至 200 纳米的极细丝线，”Günther Rupprechter 说道。这些丝线形成具有高表面积的精细组织 - 即所谓的“纳米网”。丝线网络可以放置在一平方厘米上，总表面积超过 10 平方厘米。
成功的测试
使用这些纤维素涂层纳米结构进行的测试非常成功：在三个循环中，被紫色染料污染的水被净化，95% 的染料被去除。“染料仍然存储在纳米网中。然后你可以丢弃整个网或再生它，溶解存储的染料并重新使用过滤布，”Günther Rupprechter 解释说。
然而，还有更多的工作要做：评估复杂纳米网的机械性能、进行生物相容性测试、评估对更复杂污染物的敏感性，并实现可扩展性以达到工业级标准。现在，Rupprechter 和他的研究团队想要研究如何将这种染料过滤技术转移到其他应用领域。“这项技术对医学领域也可能非常有趣，”Rupprechter 相信。“例如，透析也需要从液体中过滤出非常特殊的化学物质。”涂层纳米织物可能对此类应用有用。
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