巴西莫连加种子高效去除水中微塑料技术解析

发布时间:2026-03-29 08:56  点击:1次

巴西圣保罗州立大学(Unesp)下属的ICT研究所近期发布了一项突破性研究,揭示了一种源自印度的植物种子——莫连加(Moringa oleifera,又称白合欢),在水处理领域展现出惊人的潜力。该研究团队在实验室环境中,将莫连加种子的盐提取物与广泛使用的传统混凝剂硫酸铝进行了直接对比,结果令人瞩目:两者在去除水中微塑料的效率上表现相当,且在碱性水质条件下,莫连加提取物的表现甚至优于硫酸铝。

这项发表于国际期刊《ACS Omega》的研究由巴西工程师Gabrielle Batista主导,并在环境工程硕士项目中完成,得到了圣保罗州研究基金会(FAPESP)的支持。研究核心结论明确:利用植物源混凝剂进行微塑料的混凝与过滤是可行的,但实际操作中的技术细节至关重要。莫连加种子虽原产印度,但因其适应热带气候且富含营养,已在巴西等热带国家广泛应用,如今其在水处理领域的价值正被重新挖掘。

理解这一技术突破的关键在于微塑料的物理化学特性。微塑料颗粒表面通常带有负电荷,导致它们相互排斥,难以被沙滤等常规过滤介质捕获。混凝剂的作用正是中和这些电荷,使微塑料聚集成较大的絮状物(絮凝),从而能被过滤器有效拦截。实验显示,莫连加种子提取物与硫酸铝一样,能有效完成这一电荷中和过程,促使微塑料形成絮体,进而通过“在线过滤”系统(即水经混凝后直接进入过滤环节,无需传统长流程)被去除。

在实验设计上,研究人员使用了自来水并人工添加了聚氯乙烯(PVC)微塑料,且对PVC进行了紫外线老化处理,以模拟真实环境中的老化微塑料特性。通过扫描电子显微镜(MEV)和高速激光相机观测,发现两种混凝剂生成的絮体大小无显著差异,微塑料去除率也处于同一水平。值得注意的是,在碱性环境下,莫连加提取物的去除效率甚至略胜一筹,这为特定水质条件下的水处理提供了新选择。

然而,该技术并非****。研究也指出了主要局限:使用莫连加提取物会增加水中的溶解性有机质(DOM)。在大规模标准化水厂中,这可能需要额外的处理步骤来去除多余的有机物,从而增加成本。但在小规模应用场景,如农村社区或独立农场,由于原料易得、制备简单且效率高,这一劣势可能被其绿色、低成本的优势所抵消。此外,全球对铝基混凝剂潜在毒性和非生物降解性的监管趋严,也推动了莫连加等可持续替代品的研发热潮。

目前,研究团队已将测试范围从人工污染自来水扩展至巴西圣若泽多斯坎普斯市的主要水源——帕拉伊巴河(Rio Paraíba do Sul)的天然河水。初步结果显示,该技术在真实复杂水质中依然有效,但未来仍需解决在不同pH值下的稳定性、有机物控制策略及剂量优化等工程化难题。从实验室到实际应用的跨越,关键在于如何在不同水质和规模下实现稳定、可控的处理效果。

这一发现为中国水处理行业提供了重要启示:在微塑料治理日益紧迫的背景下,探索本土化、低成本的生物基混凝剂具有战略意义。中国拥有丰富的植物资源,可借鉴巴西经验,开展针对特定水质条件的植物源混凝剂筛选与工艺优化研究,特别是在农村分散式供水和应急处理场景中,此类绿色技术有望成为补充传统化学药剂的有效手段,推动水处理向更可持续的方向发展。

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