赵华章:仿海葵多功能纳米絮凝剂

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絮凝是应用最早的水处理技术之一，具有应用广泛、操作简便、成本低廉的优点。絮凝技术应用三百多年来，主要用于去除悬浮物和胶体类物质，对于环境风险较高的小分子溶解性物质去除效果甚微。絮凝能否作为废水深度处理的有效途径，取决于在小分子物质从小尺度转变到大尺度絮体的过程中，能否形成介尺度凝聚核。因此，如何通过分子设计诱发小分子相间传质形成凝聚核，是絮凝剂研究领域遇到的最大挑战。

针对上述关键问题，北京大学环境科学与工程学院赵华章教授团队与耶鲁大学Menachem Elimelech教授团队等合作，从仿生学入手，通过模仿海洋生物——海葵（Actinia）的身体构造和捕食特征，制备了智能化仿海葵纳米絮凝剂。该絮凝剂在使用前呈核壳胶束结构存在于水中，解决了多数絮凝剂在储运过程中易失稳的难题。尤为重要的是，该絮凝剂使用时会发生类似海葵捕食的构型反转：由铝硅复合物组成的“壳”会水解相变，像普通絮凝剂那样去除悬浮物和胶体；由有机官能团组成的“核”外翻并环绕固定于“壳”上，像海葵的触手一样捕捉水中小分子，诱发小分子形成凝聚核进而形成絮体去除。通过上述过程，新型絮凝剂可实现一步去除悬浮物、胶体和溶解性污染物。

仿海葵纳米絮凝剂广谱去除水中污染物

研究团队通过研制仿海葵纳米絮凝剂，使“古老”的絮凝技术重新焕发青春。新型絮凝剂对于简化深度处理工艺、降低成本、水资源高效利用具有较大的潜在应用价值。

研究成果以“Actinia-like multifunctional nanocoagulant for single-step removal of water contaminants（一步去除水中污染物的仿海葵多功能纳米絮凝剂）”为题，于2018年11月26日在Nature Nanotechnology（《自然·纳米技术》）发表。该成果在国家自然科学基金项目（项目编号：91434132、51721006）资助下完成。环境学院2016级博士生刘金炜为论文的第一作者。

全文链接：

https://doi.org/10.1038/s41565-018-0307-8