本報(bào)訊（記者朱漢斌）近日，暨南大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院副教授王吉壯、教授李丹團(tuán)隊(duì)與香港大學(xué)教授唐晉堯團(tuán)隊(duì)合作，設(shè)計(jì)出一種基于離子交換獲得自驅(qū)動(dòng)力的微機(jī)器人（SMR），用于去除水體中的微納米大小的塑料（統(tǒng)稱微納塑料）顆粒。相關(guān)研究發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》。
近年來，微納塑料污染已成為全球陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)的巨大威脅。人類急需開發(fā)新型高效的處理技術(shù)來解決微納塑料污染問題。微納機(jī)器人又稱人工活性膠體，利用它實(shí)現(xiàn)微塑料去除，可以為環(huán)境保護(hù)開辟一條新途徑。
該工作中，研究人員設(shè)計(jì)出的SMR可用于去除水體中的微塑料和納米塑料。SMR由超順磁性四氧化三鐵納米粒子功能化的離子交換樹脂微球組成，利用與環(huán)境中雜質(zhì)離子交換的能量實(shí)現(xiàn)自驅(qū)動(dòng)，無須額外能量輸入，同時(shí)擴(kuò)散泳引起的長程電滲流大大提高了對微納塑料的吸附范圍，從而實(shí)現(xiàn)了水體中微納塑料的高效吸附去除。
SMR無須設(shè)計(jì)非對稱結(jié)構(gòu)，大大降低了制備成本；同時(shí)長程吸附能夠拓展動(dòng)態(tài)吸附范圍，提高吸附去除效率；材料具有非常高的循環(huán)穩(wěn)定性，在100次循環(huán)處理中顯示了超過90%的去除效率。
該研究設(shè)計(jì)的SMR具有工藝放大的可行性。在模擬的微型工廠中，SMR可通過磁鐵進(jìn)行收集和轉(zhuǎn)移，并且與現(xiàn)有的污水處理工藝直接耦合，僅需增加正常污水處理成本的1.5%，具有極大的工業(yè)應(yīng)用潛力。在這個(gè)微型裝置中，微納塑料污染水可持續(xù)進(jìn)入吸附池被SMR吸附，然后在脫附池進(jìn)行微納塑料的洗脫和富集。在未來的實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中，也可設(shè)計(jì)通過電磁鐵進(jìn)行SMR的收集與轉(zhuǎn)移，通過可編程自動(dòng)化控制系統(tǒng)，促進(jìn)整個(gè)處理流程的優(yōu)化。
該研究設(shè)計(jì)的基于微納機(jī)器人的動(dòng)態(tài)吸附技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、可大規(guī)模制備、成本低、無須化學(xué)驅(qū)動(dòng)“燃料”輸入以及可工藝放大等優(yōu)勢，為工業(yè)化去除、分離微納塑料提供了一個(gè)極具應(yīng)用潛力的全新策略。
