環(huán)境水質學重點實驗室俞文正研究組在混凝水處理工藝方面取得重要進展，相關成果以“Nanonet trapping for effective removal of nanoplastics by iron coagulation”為題，發(fā)表于Nature Communications期刊。
自19世紀50年代以來，塑料制品因其獨特的屬性在全球廣泛使用。其降解產生的納米塑料（NPs）已成為一個重大污染問題并威脅人類健康。開發(fā)高效去除NPs的水處理技術勢在必行。然而傳統(tǒng)混凝工藝去除NPs效果并不理想。因此，亟需新方法來提高混凝去除NPs的效率。本研究中，作者摒棄了傳統(tǒng)通過改變混凝劑類型來提升NPs去除的思路，選擇通過調控絮體的納米晶體結構來克服傳統(tǒng)混凝的局限性。使用過碳酸鈉和Fe(II)混凝劑來實現(xiàn)原位氧化混凝，使絮體中的氫氧化鐵納米顆粒經電子轉移機制變?yōu)楦咝コ齆Ps的柔性纖鐵礦納米網。
實驗結果表明原位氧化混凝工藝顯著提高了混凝速率與NP去除效率。該方法兼具Fe(II)的電荷中和能力和Fe(III)的快速沉淀優(yōu)勢，形成結構穩(wěn)定、可再生的絮體，且對天然有機物、水動力擾動和pH變化表現(xiàn)出更強適應性，展現(xiàn)出良好的環(huán)境應用潛力。
圖1：不同混凝條件下絮凝物的生長和NP的去除效果
結構表征說明傳統(tǒng)Fe(III)混凝劑只能形成細小的水鐵礦顆粒并簡單附著在NP單體表面，而Fe(II)混凝劑形成的片狀納米纖鐵礦則包裹NP單體，實現(xiàn)完全的表面改性。適量的SPC氧化劑能夠在加速Fe（II）混凝的同時保留這種結構，進一步強化了納米網捕效應。
圖2：絮凝物中捕獲的NP單體的形態(tài)
分子動力學結果說明與傳統(tǒng)Fe(III)混凝形成的水鐵礦結構相比，該方法形成的纖鐵礦納米網表面與NPs的結合力更強，能夠在更近的距離產生勢壘，且被氧化的NP分子能夠與其表面的第一殼層配位形成更穩(wěn)定的構型。
圖3：粒子、NOM和NP之間相互作用的分子動力學模擬
本研究提出了一種通過改變絮體納米結構來優(yōu)化混凝的思路。通過電子轉移機制生成的柔性纖鐵礦納米網被用來包裹NP單體實現(xiàn)高效去除。原位氧化則加速水解，實現(xiàn)納米結構從非柔性到柔性的轉變，并改變了NPs的表面基團來提高混凝性能。利用礦物形成機制來控制絮凝物中納米顆粒的形貌，為混凝處理新興污染物提供了一種有效方法。這一概念為混凝的未來發(fā)展提供了一個有希望的方向，對環(huán)境修復和新興污染物的全球管理具有重要意義。
該論文的第一作者為碩博生楊并乾，通訊作者為俞文正研究員和美國萊斯大學Menachem Elimelech教授。合作作者包括博士畢業(yè)生田隆、博士生周鵬，英國曼徹斯特大學助理教授Peyman Babakhani博士，英國倫敦大學學院John Gregory教授，英國帝國理工學院Nigel Graham教授。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-60974-0
（原標題：環(huán)境水質學重點實驗室俞文正研究組NC：利用納米網捕效應的鐵混凝法有效去除納米塑料）
本文鏈接：研究人員利用納米網捕效應的鐵混凝法有效去除納米塑料http://www.sq15.cn/show-11-23508-0.html
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