新发明：“智能铁锈”和磁铁清洁水中污染物

“智能铁锈”纳米颗粒捕获雌激素分子的示意图。（FAU /Dr. Dustin Vivod、Dr. Dirk Zahn）

生活中许多水源受到工业和生活中产生的塑料颗粒、激素和除草剂的污染。近期，德国一所大学发明一种“智能铁锈”，能够把水中的油、纳米塑料颗粒、除草剂和激素等一些有害的物质进行清除，而该种铁锈还可以重复利用。

拥有300多年历史的德国埃尔兰根-纽伦堡弗里德里希亚历山大大学（Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg，FAU）于8月16日在美国化学会（ACS）秋季会上展示他们关于“智能铁锈”的研究结果。

该大学材料科学与工程系团队多年来一直在研究如何去除水中的污染物和寻找更环保的方法，于是找到能被磁铁吸引的氧化铁纳米颗粒去净化水中的污染物。

该团队在影片中展示，这种氧化铁纳米颗粒可以被磁铁吸引，而颗粒与颗粒之间却不会互相吸引结块。这种现象来源于团队将氧化铁纳米颗粒上附着上一层膦酸分子，使其达到颗粒分离。

他们提到，早期的“智能铁锈”可以捕捉从地中海泄漏的原油，也能捕捉池塘水中残留的除草剂（草甘膦）。随后，他们又改良了“智能铁锈”，让它能够捕捉实验室和河中的纳米塑料颗粒。

这些成功让该团队的研究生卢卡斯·穆勒（Lukas Müller）开始思考，如何改进铁锈纳米颗粒，使其吸附水中更多的微量污染物，例如废水和下水道中的激素。

因为这些人造的分子污染物（激素）会长期存于地下水中，若这些水没有经过适当处理，被周围的人类和动植物摄取，最终就会造成突变等影响，尤其对人类的孩童影响更大。

他也在会上表示，环境中雌性激素尽管含量低，却十分难以去除，而这些激素能影响一些动植物的新陈代谢和繁殖能力，尽管目前科学家尚未完全摸清激素对于人类的影响。

他还表示，“我们从最常见的雌激素（雌二醇）开始捕捉。这种雌激素分子，是一种带有轻微负电电荷的类固醇体，恰好可以被含有两种分子的氧化铁纳米颗粒吸附。”

穆勒对此解释，该种改良的氧化铁纳米颗粒带有正电荷，且表面有数十亿个“口袋”，这些“口袋”可以捕获雌二醇，让他们固定在适当的位置，但这些“口袋”只能依靠电子显微镜等仪器去观测。

该大学的材料科学与工程系的马库斯·哈利克（Marcus Halik）博士则表示，“我们在氧化铁颗粒添加一层膦酸分子后，使它们表面看起来就像伸出的毛发。之后研究人员通过改变膦酸另一侧的结合物，调整了氧化铁纳米粒子表面的特性，并赋予它拥有吸附不同类型污染物的特性。”

哈利克博士还表示，“我们的智能铁锈不仅价格便宜、无毒且可回收。它同时展示了对各种污染物的用途，也凸显该技术具有显着改善水质的潜力。另外，这种水处理方法对于环境的影响变得非常小，因为这些颗粒可以重复利用。”

初步实验结果已经证明，这种“智能铁锈”能够有效的提取实验样本中的激素。未来该团队将在世界各地的水样品中去测试这些氧化铁纳米颗粒是否能吸取更多污染物，并确定它们重复利用的次数。

目前该研究受到德国研究基金会、德国联邦环境基金会和弗里德里希-亚历山大埃尔兰根-纽伦堡大学的支持和资助。