2021年6月1
河流、湖泊和其他水道中的磷酸盐污染已达到危险水平，导致藻类大量繁殖，使鱼类和水生植物缺乏氧气。与此同时，世界各地的农民正面临磷肥储备不断减少的问题，而磷肥养活了世界上一半的粮食供应。
受芝加哥附近许多水体的启发，西北大学领导的一个团队开发了一种方法，可以反复从受污染的水体中去除和再利用磷酸盐。研究人员将这一进展比作污染治理的“瑞士军刀”，因为他们调整薄膜，以吸收并随后释放其他污染物。
这项研究将在5月31日的那周发表在美国国家科学院院刊欧洲杯线上买球．
磷是世界粮食系统和地球上所有生命的基础。地球上的每一个生物都需要磷:磷存在于细胞膜中，DNA的支架中，也存在于我们的骨骼中。虽然大气中也存在其他关键元素，如氧和氮，但磷没有类似元素。一小部分可用的磷来自地壳，它需要数千年甚至数百万年的风化。我们的矿井快用完了。
朱莉娅·罗森(Julia Rosen) 2021年发表在《大西洋月刊》(The Atlantic)上的一篇文章引用了艾萨克·阿西莫夫(Isaac Asimov) 1939年的一篇文章，这位美国作家和化学家在文中给磷起了个名字“生活的瓶颈。”
由于缺乏这种不可再生的自然资源，我们的许多湖泊正遭受一种被称为富营养化的过程，这是令人悲哀的讽刺，这种过程发生在太多的营养物质进入一个自然水源时。随着磷酸盐和其他矿物质的积累，水生植物和藻类变得过于密集，耗尽水中的氧气，最终杀死水生生物。
“我们过去经常重复使用磷酸盐，”该论文的第一作者斯蒂芬妮·里贝说。“现在我们只是把它从地里挖出来，用一次，用完后就冲进水源里。所以，这是一个污染问题，一个可持续发展问题，一个循环经济问题。”
生态学家和工程师传统上已经制定了策略，通过从水源中去除磷酸盐来解决日益严重的环境和公众健康问题。直到最近，重点才从去除磷酸盐转向回收磷酸盐。
“人们总是可以在实验室设置中做某些事情，”该研究的通讯作者维纳亚克·德拉维德说。“但在扩大规模方面，有一个维恩图，你需要能够扩大技术，你希望它是有效的，你希望它是负担得起的。在此之前，这三者之间并没有什么交集，但我们的海绵平台似乎满足了所有这些标准。”
德拉维德是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，西北大学原子欧洲杯足球竞彩和纳米欧洲杯线上买球尺度表征实验中心(NUANCE)的创始主任，以及软和混合纳米技术实验资源(SHyNE)的主任。德拉维德还担任西北大学国际纳米技术研究所的全球倡议主任。里贝是德拉维德实验室的博士生，也是这篇论文的第一作者。
该团队的磷酸盐消除和回收轻量级(PEARL)膜是一种多孔的、柔性的基材(如涂层海绵、布料或纤维)，可以选择性地从污水中隔离高达99%的磷酸盐离子。珍珠膜表面覆盖着与磷酸盐结合的纳米结构，可以通过控制pH值来吸收或释放营养物质，从而实现磷酸盐的回收和膜的多次循环再利用。
目前去除磷酸盐的方法是基于复杂、冗长、多步骤的方法。它们中的大多数在去除过程中也不能回收磷酸盐，并最终产生大量的物理废物。珍珠膜提供了一个简单的一步过程来去除磷酸盐，也有效地回收它。它还可以重复使用，不会产生任何物理废物。
研究人员使用来自芝加哥水回收区的样本，通过增加真实水样的复杂性来测试他们的理论。
“我们经常将这一个”纳米级解决方案称为千虫问题“”Dravid说。“在很多方面，我们研究的纳米尺度的相互作用对宏观层面的补救具有启示意义。”
该团队已经证明，基于海绵的方法在从毫克到公斤的秤上都是有效的，这表明有希望进一步秤重。
本研究建立在前开发相同的团队——Vikas Nandwana Dravid集团的一员,作者在本研究第一作者被称为欧姆(亲脂的疏水性多功能)海绵,海绵使用相同的平台,有选择地删除和恢复石油造成石油污染的水。通过修改膜上的纳米材料涂层，该团队计划下一步使用他们的“即插即用”式框架来处理重金属。里贝还表示，通过应用具有定制亲和性的多种材料，可以同时解决多种污染物。欧洲杯足球竞彩
“水修复的挑战近在咫尺，”瑞贝说。“当涉及到富营养化时，伊利湖的西部盆地是你会想到的主要地区之一，我受到了更多关于我们五大湖社区的水修复挑战的启发。”
这项研究,“磷酸盐消除和回收轻质(珍珠)膜:可持续的环境修复方法”，国家自然科学基金资助项目(项目编号DMR-1929356)。欧洲杯线上买球论文的研究利用了由NSF国家纳米技术协调基础设施(NSF- ncci)计划支持的SHyNE资源设施。
来自西北大学的本杰明·辛德尔(Benjamin Shindel)、罗伯托·多斯·雷斯(Roberto dos Reis)和维卡斯·南德瓦纳(Vikas Nandwana)合著了这篇论文。
来源：https://www.northwestern.edu/