美國華盛頓大學工程師團隊近日在《環(huán)境科學與技術》特刊發(fā)表論文稱，他們開發(fā)的新型礦物水凝膠復合粒子，不僅能高效凈化廢水，還能將回收的養(yǎng)分“變廢為寶”，轉化為農業(yè)肥料或生物精煉原料，減少有害藻華的發(fā)生。
新型水凝膠納米粒子工作示意圖。圖片來源：美國華盛頓大學
這項技術的核心是一種嵌有納米級礦物“種子”的智能水凝膠。“種子”由磷酸鈣和鳥糞石制成，能像磁鐵般吸附鐵屑，去除并回收水中的氨和磷酸鹽。鳥糞石是一種由鎂、銨和磷酸鹽組成的礦物，會與鈣和其他陽離子結合。氨和磷酸鹽則會附著到“種子”上，使水凝膠膨脹。
測試數據顯示，隨著養(yǎng)分不斷聚集，水凝膠的粒徑從6.12納米膨脹至14.8納米。而且，兩種納米復合粒子對廢水中氨和磷酸鹽的去除率分別達到60%和91%，相當于為水體裝上了“營養(yǎng)攔截網”，以抑制藻類生長和相關毒素堆積。
與傳統方法相比，新技術實現了三大突破：養(yǎng)分高效回收而非簡單清除、同步平衡了氨與磷酸鹽的去除比例、能在復雜水質中保持穩(wěn)定性能。
水中氨和磷酸鹽過量會導致有害藻華。氨合成過程會消耗大量能源，且磷資源日益減少。新型礦物水凝膠復合顆粒能從廢水中收集這些營養(yǎng)物質，并將其重新用作肥料和生物精煉的原料。
團隊已在20升規(guī)模實驗中取得成功，目前正推進200升的中試測試。這種“變廢為寶”的創(chuàng)新思路，既緩解了磷資源短缺壓力，又減少了化肥生產中的能源消耗，為循環(huán)經濟提供了范例。
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