在微波炉的帮助下由木材制成的净水系统

瑞典的研究人员已经开发出一种更加环保的方法，可以从水中去除重金属，染料和其他污染物。答案在于用从植物纤维素中提取的凝胶材料过滤废水，并掺入微波炉中产生的小碳点。KTH皇家理工学院的研究人员与Politecnico di Torino合作在可持续海洋与技术杂志上发表了一篇论文，设计了一种更具可持续性的技术来生产水凝胶复合材料，水凝胶复合材料是一种经过广泛研究以用于废水净化的材料。

KTH皇家理工学院聚合物技术部负责人Minna Hakkarainen表示，水凝胶可去除污染物，例如重金属离子，染料和其他常见污染物。

她说：“地球上的总水量不会随时间而变化，但需求会随时间而变化。” 这些全木质纤维素水凝胶提供了一种有前途的，可持续的解决方案，有助于确保获得清洁水。”

她说，这种水凝胶复合材料可以由100%木质纤维素或植物物质制成，这是地球上最丰富的生物资源。

一种成分是纤维素胶(羧甲基纤维素或CMC)，一种增稠剂和乳液，通常来自木浆或棉花加工副产品，并用于包括冰淇淋在内的各种食品中。在水凝胶中添加了借助微波加热由生物质合成的类似于氧化石墨烯的碳点。然后用紫外光固化水凝胶复合材料，这是在室温下于水中进行的温和过程。

水凝胶由聚合物链网络组成，该聚合物链不仅吸收水，而且还通过静电相互作用收集分子和离子，这一过程称为吸附。Hakkarainen说，新工艺还增强了水凝胶复合材料的稳定性，因此它们可以在重复的净水循环中胜过普通水凝胶。

氧化石墨烯由于其高吸附能力而成为该混合物的优选添加剂，但是生产氧化石墨烯的环境成本很高。

她说：“氧化石墨烯是一种很好的吸附剂，但是生产过程很苛刻。” “我们的路线是基于常见的生物基原料，并且工艺温和得多，对环境的影响也较小。”

石墨烯是从石墨中衍生出来的，石墨是一种碳的结晶形式，大多数人会认为它是铅笔中的“铅”。它可以氧化形式用于水凝胶，但氧化过程需要苛刻的化学药品和条件。由生物质合成石墨烯通常需要高达1300℃的温度。

相比之下，KTH的研究人员找到了一种在较低温度下碳化生物质的方法。他们通过在微波炉中的水中加热将木浆副产品木质素硫酸钠还原成碳薄片。将水升至240℃，并在该温度下保持两个小时。

最终，在氧化过程之后，它们产生了直径约10至80纳米的碳点，然后将其与甲基丙烯酸酯化的CMC混合，并用UV光处理以形成水凝胶。

“这是一个简单，可持续的系统，” Hakkarainen说。“与目前使用的水凝胶系统相比，它甚至还可以更好地发挥作用。”

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