纳米铁锈根除水中砷污染成本低效率高

　　淡水对于人类生存而言是最重要的资源之一。但随着人口增长、经济的发展和污染的加剧，如何保障廉价获取清洁的水资源却成为一个越来越紧迫的问题。尽管传统水处理方法能去除水中的大部分杂质，但在处理某些具有高毒性比如某些重金属物质时效率却并不高。为此，美国赖斯大学生物与环境纳米技术中心（CBEN）开发了一种去除水中有毒物质砷的技术。这项技术的诞生得益于一项关于铁锈颗粒将有磁相互作用的发现。

　　砷是水中的一种常见污染物，它既可能来自于自然界也可能来自于人为。统计显示摄入砷与膀胱癌和直肠癌发病几率增加有明显联系。为此美国政府还对饮用水中的砷含量作出了进一步限制。

　　CBEN主任维姬·科尔文说：“饮用水的砷污染是一个全球性问题，虽然现在有办法去除砷，但需要昂贵的硬件和使用电的高压泵。我们的方法简单而不需要电力。虽然目前使用的纳米颗粒还比较贵，但我们正在研究生产它的新方法，将来使用铁锈、橄榄油和燃气灶就可以制造。”研究人员发现，纳米级的磁铁矿颗粒和大块的铁矿石一样对砷具有很好的吸附能力，而且砷一旦吸附就很难分离。

　　科尔文说：“这么小的磁性颗粒过去被认为只会与强磁场发生作用。但在掌握了制作不同大小纳米颗粒的技术后，我们开始研究需要多大的磁场才能把颗粒物移出悬浮液。我们吃惊地发现并不需要多大的电磁场就能做到，某些情况下手持磁铁就能胜任。”

　　在试验中，水中悬浮着同样大小的铁氧化物颗粒在磁场作用下，都被移出了溶液，只剩下净化水。研究人员测量了移出的颗粒发现这并非是由于颗粒物在磁场作用下聚集在一起，而是纳米颗粒间磁相互作用的结果。研究人员内特森说：“随着颗粒体积的减小，颗粒上的作用力会快速降低，传统模型认为需要强磁场才能移出这些颗粒。但我们的试验表面纳米颗粒间存在相互作用，只要用手持磁体使很少的纳米颗粒开始移动，纳米颗粒就会相互作用，从而一块被移出水外。”

　　经过不断的试验证明，这种颗粒可以使饮用水中砷污染物含量减少到美国环保署要求的水平。

　　科尔文的小组正与同校的梅森·汤姆森小组合作，进一步开发砷处理技术。汤姆森的初步计算显示这种方法是切实可行的，制造纳米铁锈的原料并不贵，而如果加工方法成熟成本将很低。此外，他们已经为此工作了几个月，使发展中国家的村民可以很容易制造这种纳米材料，而原材料仅仅是铁锈和脂肪酸（可以是橄榄油或椰子油）。