導(dǎo)讀:聯(lián)合國最新發(fā)布的《世界水資源開發(fā)報(bào)告》顯示,全世界有22億人無法獲得安全的飲用水,另有35億人缺乏適當(dāng)?shù)男l(wèi)生設(shè)施。這些數(shù)據(jù)進(jìn)一步證明了采取具體行動(dòng)以確保人們獲得健康的生活條件和充足水資源的必要性。
在水危機(jī)中,最大的挑戰(zhàn)之一是污染問題。垃圾、海洋中的塑料、流入地下水的化學(xué)物質(zhì)和工業(yè)廢物等人類活動(dòng),正在嚴(yán)重影響我們的水質(zhì)。如今,很多公司正致力于利用創(chuàng)新技術(shù)提出解決方案,其中一個(gè)最新的例子是使用3D打印陶瓷塊來凈化水中的所謂“永久化學(xué)物質(zhì)”。
全氟烷基物質(zhì)(PFAS)是目前工業(yè)中使用最廣泛的化學(xué)品之一。由于這些物質(zhì)需要長達(dá)1000年才能分解,PFAS也被稱為“永久化學(xué)品”。它們因具備防水、防油和防火的特性,被廣泛應(yīng)用于各種消費(fèi)品中,如特氟龍鍋、清潔劑、防油紙、紡織品等。然而,盡管PFAS具有許多用途,但它對(duì)健康有害。研究表明,PFAS可能導(dǎo)致甲狀腺疾病、荷爾蒙失調(diào)、發(fā)育和心血管問題,并增加患癌癥和糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)。
然而,這一問題或許有了解決之道。英國巴斯大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)找到了一種能夠從水中去除至少75%全氟辛酸(PFOA,PFAS的一種)的解決方案。他們發(fā)明了一種通過3D打印技術(shù)制作的卷須狀陶瓷巨石。這項(xiàng)研究的成果令人鼓舞,開發(fā)團(tuán)隊(duì)將他們的產(chǎn)品視為一種有效且可擴(kuò)展的新工具,專門用于去除水中的化學(xué)污染物。
那么,這些3D打印的陶瓷塊是如何工作的呢?這些陶瓷塊長約4厘米,呈網(wǎng)格狀。制作它們時(shí),3D打印所用的墨水中添加了陶瓷氧化銦。當(dāng)這些陶瓷塊被放入含有PFAS的水中時(shí),PFAS會(huì)迅速粘附在塊體上,從而在三分鐘內(nèi)去除水中的化學(xué)物質(zhì)。
巴斯大學(xué)化學(xué)工程系的研究員莉安娜·佐姆波利博士進(jìn)一步解釋道:“使用3D打印技術(shù)制作這種巨石相對(duì)簡單,這意味著該工藝具有很好的可擴(kuò)展性。3D打印技術(shù)使我們能夠制作表面積很大的物體,這是這一工藝的關(guān)鍵所在。一旦巨石制作完成,只需將它們放入水中,它們就能發(fā)揮作用。這一研究成果非常令人興奮,我們期待進(jìn)一步開發(fā)這一技術(shù),并將其投入實(shí)際應(yīng)用。”
這些陶瓷塊的生產(chǎn)過程采用了材料擠出法,所用的打印機(jī)是VormVrij公司的Lutum?5陶瓷3D打印機(jī)。VormVrij是一家來自荷蘭的陶瓷3D打印解決方案制造商。如前所述,這些陶瓷塊采用晶格結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),研究表明,在初次清除PFAS之后,它們可以重復(fù)使用。只需在每次使用后通過高溫“再生”熱處理即可使其恢復(fù)功能。
初步測試表明,這些打印的陶瓷巨石可以去除水中75%的PFOA,并且其制造和使用方式與英國及其他地區(qū)現(xiàn)有的水處理設(shè)施兼容。未來,研究人員將繼續(xù)優(yōu)化這些陶瓷巨石,并期望它們能在大規(guī)模水處理應(yīng)用中發(fā)揮作用,這項(xiàng)研究成果已發(fā)表在《化學(xué)工程雜志》上。
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