排毒又脱盐，喝上纯净水

这种包含多孔芳香族框架纳米粒子的柔性聚合物膜，在脱盐过程中可选择性地吸收近100%的金属，生产出清洁、安全的水。

脱盐是利用海水或废水生产洁净水过程中的步骤之一。在脱盐前后，水还需要经过处理除去硼、砷和汞等有毒元素。phys.org网站当地时间4月15日报道，美国加州大学伯克利分校（UCB）的研究人员在《科学》杂志中阐述了一种去除有毒元素的简易技术。该技术便于与膜电渗析脱盐技术结合，不仅可生产洁净水，还能同时捕获金等有价值的金属。

水资源短缺问题在全球已经变得越来越普遍。沿海社区开始大量安装海水淡化设备，将海水转化为饮用水。内陆社区同样在积极行动，将污染水转化为洁净水。然而，水处理厂需要安装一系列高成本的处理系统，通过重重步骤才能完成净水。新工艺解决了这一问题，大幅提高了净水效率。

在新研究中，UCB研究人员合成了柔性聚合物膜，其基本特性与膜分离过程使用的薄膜类似，但嵌入的纳米粒子使其能够吸收特定的金属离子。含有纳米粒子的聚合物膜在水中和高温条件下都非常稳定。

研究人员希望通过调整纳米颗粒，使其能够去除多氟烷基类毒物（PFAS）。PFAS主要存在于塑料中，已成为最常见的地下水污染物之一。这种离子捕获电渗析工艺还有望用于去除核电站废水中的放射性同位素。

UCB教授Jeffrey Long说：“电渗析是一种常规脱盐方法。我们在膜材料中加入了纳米粒子，以捕获特定的有毒离子或中性溶质。”

Long主要从事多孔材料的研发工作。他为聚合物膜开发的纳米粒子被称作多孔芳香族框架（PAF）。PAF是由碳原子组成的三维网络，其内部结构与钻石的内部结构相似，区别在于碳原子之间的连接因为芳香基团的存在而被拉长，从而创造出了大量可容纳分子的内部空间。通过加入不同种类的分子，PAF就能捕获特定的化学物质。例如，加入硫醇，可捕获汞；加入甲基化的硫，可捕获铜；而加入含氧/硫的基团，对铁有良好的吸附作用。改性纳米粒子的质量约占薄膜质量的20%，但由于其多孔特性，总体积只占薄膜体积的45%左右。

计算结果表明，在膜再生之前，1千克聚合物膜能够从35000升含百万分之五金属离子的水中，分离出全部汞。

Uliana说：“我们测试了聚合物膜对不同类型的高盐度水，如地下水、工业废水和微咸水的净化效果，发现它对每种水质都有良好的适应性。这种薄膜至少可以重复使用10次而不会失去吸收离子的能力。”Long补充：“根据毒物种类，用户可以定制聚合物膜。比如，在密歇根州，你可能需要解决的是铅问题。而在孟加拉国，铁和砷可能是大麻烦。通过按需定制聚合物膜，用户能更妥善解决当地的净水问题。”

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编译：雷鑫宇

审稿：西莫

责编：陈之涵

期刊来源：《科学》

期刊编号：0036-8075

原文链接：

https://phys.org/news/2021-04-simultaneously-toxic-metals-salt.html

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