液体金属

科学家发明纳米机器人能去除污染水中的重金

发布时间:2023/3/22 13:42:12   

捷克布拉格化工大学的科学家开发出一种热敏磁性纳米机器人,能够从污染水中清除砷等重金属。

重金属一般通过垃圾填埋场处理不当、采矿作业以及工业排放进入地下水中。饮用水中不断上升的重金属污染物,尤其是砷会给人们的健康带来严重影响。这些有害重金属还可以通过蔬菜和海鲜的食物链移动,导致人类疾病以及身体、肌肉和神经系统退化。即使很低的重金属剂量也会对人类和环境造成严重伤害。因此,要清除重金属污染,必须从水源中想办法,目前的办法比较复杂,而且程序繁多。匈牙利的科学家化繁为简,使用一种纳米机器人清除重金属。

图1:纳米机器人的工作流程

这种纳米机器人仅有纳米宽度,使用普朗尼克三嵌段共聚物和氧化铁等制成的,前者作为引诱剂,而氧化铁可通过磁场进行控制。具体来说,研究人员使用六水合氯化铁、氢氧化铵、四水合氯化亚铁、普朗尼克三嵌段共聚物、罗丹明B染料和油酸作为纳米机器人的制备材料,通过搅拌,加热,冷却,利用钕磁铁分离,超声处理等流程获得纳米机器人颗粒。

图2:纳米机器人

该纳米机器人对温度敏感:当放置在冷水中时,这种共聚物材料会与重金属结合;但放在温水中时,分子键会松弛,从而使重金属与纳米机器人分离。在实际中,这意味着可以将一组纳米机器人放入冷水,它们会自然分散,并和碰到的任何重金属结合。之后,利用磁场将纳米机器人聚集到热水中,从而释放出重金属。这种冷热的转换允许纳米机器人重复使用。

图3:纳米机器人吸附和分解重金属

在实际的实验中,研究人员将纳米机器人投入添加有砷的水箱中,静置分钟。然后将溶液从5摄氏度加热到25摄氏度,并用磁铁将纳米机器人汇集到一个区域,从而清除了水中的重金属,清除率大约为65%。

此外,这种热敏磁性纳米机器人还可用于捕获和释放有毒农药,尤其是对人类高度危险的阿特拉津。阿特拉津是一种破坏内分泌的化学物质,会阻止激素的日常工作,并导致人类和两栖动物的先天性残疾、生殖癌症和体重显著下降。热敏磁性纳米机器人表现出优异的回收阿特拉津效率,回收率为61.5%。



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