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異質微球成功從廢水中回收有機染料

文章來源：中國科學報更新時間：2023-09-25 15:33:04

全分散的親水-疏水異質微球。中國科學院理化技術研究所供圖

本報訊（記者倪思潔）中國科學院理化技術研究所仿生材料與界面科學重點實驗室研究人員提出了一種全新的表面異質納米結構化顆粒全分散策略，制備出全分散的親水-疏水異質微球。這些微球在水、乙醇、辛烷等一系列溶劑中展現出全分散的優異性能，成功從廢水中回收有機染料。該微球材料在環境污染物處理、資源回收利用、海洋資源富集提取、生物分子檢測等復雜樣品的分離分析領域具有廣泛應用前景。相關研究成果近日發表于《自然-通訊》。

論文通訊作者、中國科學院理化技術研究所研究員王樹濤介紹，在回收有機染料的過程中，只需加入有機溶劑，無須加入含有無機酸、堿或鹽的洗脫液。有機溶劑很容易通過簡單的蒸餾從染料中去除，避免了去除無機酸、堿和鹽的復雜步驟。

有機染料是一種常用的色彩添加劑。有數據表明，全球有機染料的產量達到70萬噸/年，其中10%~15%被排放到工業和家庭廢水中，已成為水污染的重要源頭，對生態環境和公眾健康構成威脅。

王樹濤團隊提出了乳液界面聚合合成異質結構微球的新方法。他們發展了多種乳液界面聚合合成方法，制備出一系列具有不同尺寸、化學組成、孔隙、表面納米結構的異質微球，實現了復雜生物流體中痕量糖肽的分離、相近尺寸蛋白的分離、病毒核酸的分離、癌癥病人外周血中痕量循環腫瘤細胞的分離、水中痕量微油滴的分離等，構建了色譜柱、微分離柱、微流控、紙色譜等分離器件。

論文第一作者、中國科學院理化技術研究所研究員宋永楊介紹，此次研發的親水-疏水異質微球表面具有交替的親水、疏水成分，這種結構既有利于水等高極性溶劑的鋪展，又有利于乙醇等中等極性溶劑、辛烷等低極性溶劑的鋪展。此外，在親水區，帶電基團很容易被引入，這些基團能為顆粒間提供靜電排斥作用，從而在不同溶劑中實現良好的分散。

正是利用這種獨特的全分散性，該團隊發展出從含有機染料的廢水中分離回收染料的策略。染料在水中被吸附到微球上，通過過濾得到凈化的水與吸附了染料的微球，再將這些微球分散到有機溶劑中實現染料的脫附，通過過濾得到溶解了染料的有機溶劑，染料通過蒸餾被回收，同時微球被循環利用。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41467-023-41053-8

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