莱斯大学：可重复使用的光活化粒子可有效消除水中双酚A

莱斯大学的研究人员改进了微米大小的二氧化钛颗粒，以捕获和破坏对健康有影响的水污染物双酚A（BPA）。表面的环糊精分子捕获BPA，然后被光活化颗粒产生的活性氧（ROS）降解。图片由Danning Zhang提供

莱斯大学的科学家们研制出类似于捕蝇器的微粒捕集器用于水的净化处理。莱斯大学环境工程师Pedro Alvarez的实验室中制造出微米大小的球体，用来捕获和破坏用于制造塑料的化学物质BPA。

这项研究发表在美国化学学会（ASC）Society journal Environmental Science & Technology期刊的研究报告上。

双酚A通常用于食品罐、瓶盖和供水管道的内壁，它还曾经被用于生产婴儿奶瓶的。虽然低的剂量的双酚A渗透到食物和饮料中不会对人身体健康造成危害，但长时间接触会影响儿童的健康并导致高血压。

羟基自由基-活性氧（ROS）之一，可由廉价的二氧化钛在紫外光触发时释放。该自由基容易失效，必须和双酚A足够近才能有效攻击双酚A达到降解效果。这就是在球体表面加微粒捕集器原因。

二氧化钛球体微观结构像一朵花。莱斯大学研究者认为柔软的花瓣状表面为来固定环糊精分子提供了足够的表面积。

在扫描电子显微镜下，用环糊精强化修饰二氧化钛球体的“花瓣”。莱斯大学创造的球体受到紫外光辐射后能有效地去除水中的双酚A污染物。图片由Alvarez 实验室提供

环糊精是一种常见的低聚糖分子，常用于食品和药物等领域。环糊精是腔内疏水、腔外亲水的两性分子。BPA也是疏水结构，自然地被吸引到空腔中。一旦捕获BPA，二氧化钛球体产生的活性氧会将它降解为无害的化学物质。

在实验室里，研究人员通过实验确定每升受污染水中加入200毫克的球体在一个小时内可降解90%的BPA。而这些降解量在加入同等未经处理的二氧化钛的情况下需要两倍以上的时间来处理。

因为二氧化钛纳米片自组装形成微球，这项工作符合由莱斯大学和国家科学基金会支持的纳米技术支持的水处理中心开发的技术。

莱斯大学的研究生和该论文主要作者Danning Zhang说：“文献报道的水处理颗粒大多涉及纳米颗粒，即颗粒的尺寸小于100纳米。由于它们的体积很小，所以很难从水中悬浮液中回收。”

“本实验室合成的颗粒大得多。直径为100nm的粒子比人的头发发小1000倍时。增加二氧化钛使颗粒直径在3至5微米之间，仅比头发小约20倍。这意味着我们可以使用低压微滤膜回收再利用这些颗粒，”张说：“它节省了很多能量。”

莱斯大学研究生Danning Zhang负责研发一种能吸附并降解水中污染物的粒子，他在Rice大学环境实验室检查样品。图片由Jeff Fitlow提供

Danning说，由于ROS还会磨损环糊精，这些球体在持续400小时的紫外线照射后开始失去捕获BPA的能力。但是一旦重新加上环糊精，这些粒子很容易再吸附捕获BPA。

Alvarez 说：“这种新材料有助于克服光催化水处理的两个重大技术障碍。首先，它通过降低ROS在水环境中的损失来提高处理效率。这里，ROS主要作用是破坏BPA。其次，它使低成本原料二氧化钛和环糊精合成催化剂并且催化颗粒可再利用，有助于降低水治理成本。这是先进材料如何将学术炒作转化为提高水安全的可行过程的一个实例。”

原文来自phys，原文题目为Reusable water-treatment particles effectively eliminate BPA，由材料科技在线团队汇总整理。