随着藻类 blooming 和农业径流及工业活动对我们水道的污染威胁增加，正在开发创新的方法去消除磷酸盐、铜和锌等有害物质。
虽然一些解决方案已经存在，但它们通常价格昂贵且只能使用一次。然而，西北大学的研究人员设计的一种独特海绵作为可重复使用且成本效益高的解决方案，显示出对抗这些污染物的希望。
这种海绵利用纳米粒子增强，能够吸引污染物，从而捕获锌和铜等金属以及磷酸盐。以前的版本成功去除了水体中的铅、微塑料和油。当暴露于不同的 pH 值时，海绵会释放这些污染物。
在定于 2 月 5 日发表在美国化学协会期刊《环境科学与技术水》上的一篇论文中，研究人员提出了一种定制他们的海绵以应对芝加哥特定污染物的方法，能够实现选择性释放，并为通常通过采矿提取的资源提供第二次生命。
“这项技术可以作为通用吸附剂，或根据特定类型的污染物如金属、塑料或养分进行调整，”首席研究员 Vinayak Dravid 解释道。
Dravid 持有西北大学麦考密克工程学院材料科学与工程的亚伯拉罕·哈里斯教授职称，还是保拉·M·特里恩斯可持续性和能源研究所的教员附属成员。此外，他还是西北大学原子与纳米级表征（NUANCE）中心和软与混合纳米技术实验（SHyNE）资源的创始主任，并担任国际纳米技术研究所的全球项目副主任。
海绵有什么用？
这种海绵最初由聚氨酯制成，具有吸附油的涂层，同时排斥水。最新版本是一种爱水的纤维素海绵，表面涂有专门针对不同污染物的颗粒。其有效性归功于其多孔结构，提供了充足的表面积供污染物粘附。
Dravid 将该技术比作“瑞士军刀”，因其灵活性和重复使用的可能性。他成立了 Coral Innovations（之前的 MFNS-Tech），以推动这种基于海绵的技术用于清理环境污染物的商业化。
一拳一击 P(h)unch
雨水处理制造商 StormTrap, LLC 了解到这种海绵技术，联系了研究团队，询问关于三种对芝加哥地区影响显著的特定污染物。他们表示有兴趣加入吸附材料到他们的产品中，并询问 Dravid 是否能够将污染物的浓度降低到不可测量的水平。
环境保护局（EPA）根据人类健康为某些矿物设定法定限值，这些限值有时高于环境认为安全的数量。通常，这些饮用水的限值以百万分之一为单位，而防止诸如藻类 blooming 的问题则需要更低的浓度。
虽然开发能够捕获铜、锌和磷酸盐的海绵相对简单，但 Dravid 组的博士生兼论文主要作者 Kelly Matuszewski 接受了回收这些资源的挑战。由于矿山中磷酸盐和金属的供应日益减少，这一步骤变得越来越必要。
“我们不能简单地随意丢弃这些矿物，”Matuszewski 说。“我们需要理解这些物质的行为，并确定适当利用它们的方法。”
Matuszewski 发现，通过降低 pH 值，她能够有效地将金属从海绵中洗掉。一旦铜和锌被去除，提升 pH 值会导致磷酸盐释放。值得注意的是，在提取和回收矿物的五个循环之后，海绵保持了高效性，使她能够提供水中污染物浓度不可检测的样本。
Matuszewski 在西北大学 Querrey inQbation Lab 组织的 FoundHer Spotlight 比赛中竞争决赛，旨在推广早期职业女性科学家。她将在 3 月 5 日对阵其他七位才华横溢的研究者进行推介。
将其投入雨水排放系统
与 StormTrap, LLC 的合作使团队能够评估海绵技术的性能，并快速从实验室测试转向实际应用。在真实环境中实施该技术至关重要，因为 Matuszewski 的研究是在污染物浓度一致的受控环境中进行的。下一阶段将有助于确定海绵能够容纳的最大矿物数量，并促进与其他专注于开发更清洁水道的西北研究人员的合作。
这项研究得到了特里恩斯和 StormTrap 的资助，相关于大湖区水创新引擎，该项目得到了国家科学基金会（资助编号 ITE-2315268）的支持。
注意：Vinayak Dravid 和西北大学在 Coral Innovations 中持有财务股份（股权、专利费用）。
