湖泊、河流中的有害染料会因使用新的海绵状材料而变得无色

《全球涂料网讯》

研究人员将一小块类似海绵的物质放在含有蓝色染料的水中。大约10秒后，烧杯里的水变得清澈。

染料广泛应用于纺织、化妆品、食品加工、造纸、塑料等行业。在全球范围内，我们每年生产大约70万吨的染料，相当于两座帝国大厦的重量，用来给我们的衣服、眼影、玩具和自动售货机糖果上色。

在制造过程中，大约十分之一的染料产品被排放到废物流中。这些染料大多逃脱了传统的废水处理程序，并留在环境中，经常到达湖泊、河流和池塘，并污染水的水生植物和动物的生活在那里的生活。即使是稍微增加一点颜色，也能阻挡阳光，阻止植物光合作用，而光合作用破坏了整个水生生态系统。

由华盛顿大学领导的一个研究小组发明了一种环保的方法，可以在几秒钟内去除水中染料的颜色。

“少量的染料会污染大量的水，所以我们需要找到一种非常快速和有效地去除颜色的方法，”高级作者安东尼·迪奇亚拉(Anthony Dichiara)说。他是华盛顿大学环境与森林科学学院生物资源科学与工程的助理教授。“我们所取得的成就给我们留下了深刻的印象。”

研究小组开发了一种方法，用一种类似海绵的材料从水里去除颜色，这种材料是他们用木浆和小块金属制成的。纤维素是植物细胞壁的主要结构，是地球上最丰富的天然物质。这种金属起到催化作用，帮助迅速去除颜色。

该研究小组没有将染料从水中去除，而是试图改变染料的颜色，使其超出我们在可见光谱中所能看到的范围。

例如，化学反应会破坏红色，使其显得清晰或无色。在这种情况下，染料废料人为地给湖水上色，阻止光合作用，将染料由红色改为透明，应该会让植物恢复正常生长的能力。

使用被称为“还原剂”的分子对染料进行化学还原，可以改变染料的结构，使其颜色由红色或蓝色变为清澈。然而，反应不是很有效，可能需要几个星期才能发生。UW的材料包含一个催化剂，与还原剂一起工作，以加快这一过程，几乎是瞬时的。

在新的论文中，研究人员描述了他们开发的简单和可持续的过程，以使褪色材料。研究人员将纤维素分子与金属钯结合，加热溶液并将其混合在搅拌器中。然后，他们净化和冷冻干燥的材料，使它成为一个多孔的，可重复使用的物质。得到的海绵是99%以上的空气，它的大毛孔允许水进出，而金属催化剂颗粒在材料中工作以去除任何颜色。

就像一个真正的海绵，材料可以挤压其水和重复使用多次，而不失去能力，消除颜色的水。研究人员说，在经过多次挤压和过滤之后，很难制造出一种无瑕疵的轻质材料，尤其是当海绵必须保持其瑞士奶酪般的结构时，这种结构必须与减色颗粒融合在一起。

研究人员在实验室中使用普遍存在于纺织工业中的蓝色和红色染料对海绵进行了测试。他们把有色的水，已经和现有的分子混合在一起，帮助降低颜色，洒在海绵上。当液体通过材料时，产生的水是干净的。在另一个测试中，他们把海绵材料卷进装有蓝色染色水的罐子里，大约10秒后，颜色消失了。

在实验室测试之外，研究人员说，许多类似海绵的小物质会被释放到被染料污染的湖中，同时释放出这种分子来帮助降低颜色。就像把茶包绕在杯子上一样，海绵可以被拖到湖边，直到所有颜色都消失不见为止。