用糖来净化饮用水?这不是天方夜谭

摘要

环糊精是由多个吡喃葡萄糖分子形成的环状低聚糖,由于其环状结构,环糊精具有许多独特的化学性质。研究人员此前曾尝试用环糊精来净化饮用水,但效果不佳。来自美国的一个研究小组通过化学反应对其进行改造,成功得到净水能力更加优异的新材料

(图片来源:http://thisisthefuture.org/2014/03/06/capstone-water-purification/)

(图片来源:http://thisisthefuture.org/2014/03/06/capstone-water-purification/)

来自美国的科学家近日开发出一种基于环糊精的新型高分子材料。与活性炭等目前使用的材料相比,这种新材料能够更加方便地净化饮用水。

环糊精是由多个吡喃葡萄糖分子形成的环状低聚糖,由于其环状结构,环糊精具有许多独特的化学性质。研究人员此前曾尝试用环糊精来净化饮用水,但效果不佳,主要原因是表面积不够大,吸附能力不强。美国康奈尔大学William Dichtel教授带领的一个研究小组尝试对环糊精进行改造。他们将环糊精的一种——β环糊精,即由7个葡萄糖分子组成的环状结构,与一种名为四氟对苯二腈的化合物在合适的条件下发生反应,得到一种新型高分子材料。

基于β环糊精的新型高分子材料的合成过程与结构示意图

基于β环糊精的新型高分子材料的合成过程与结构示意图

实验表明,这种新材料的净水能力不仅大大优于未经改造的环糊精,也明显强于目前广泛用于饮用水净化的活性炭。例如在相同的条件下,这种新材料只需10秒钟就能去除饮用水中95%的双酚A,而作为对比的几种活性炭则需要十分钟至一小时不等的时间才能达到类似的效果。不仅如此,活性炭在吸附能力达到饱和后需要在几百摄氏度的高温条件下加热才能恢复吸附能力,而这种新材料只需要在室温下用甲醇洗涤就可以使得其吸附能力得到还原。另外,由于环糊精的生产成本低廉,这种新材料的造价也不会太高。因此研究人员希望这种新材料在未来能够广泛用于水处理和水净化。

 

报道:A faster, cheaper water filter, thanks to sugar

论文:Rapid removal of organic micropollutants from water by a porous β-cyclodextrin polymer

编译:嵌段共聚物

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