零成本!樹枝“秒變”淨水器_風聞
Science_北京-不惧过往,不畏将来!2021-03-29 14:48


通過改進技術,研究人員製造了新型木質部過濾器。這種天然淨水裝置可以有效濾除大腸桿菌和輪狀病毒等病原體。
研究人員發現,裸子植物的木質部組織可用於濾除水分中的污染物。
松樹和銀杏樹等不開花樹木的內部含有邊材(sapwood),邊材內襯的類稻草導管被稱作木質部(xylem)。吸水木質部導管通過薄膜相互連接。薄膜起到了天然過濾網的作用,能夠濾除水和樹液中的氣泡。
美國麻省理工學院(MIT)的工程師們一直在研究邊材的天然過濾能力,也曾用邊材樹枝的剝皮截面製作過簡易過濾器。他們發現,這種設計雖然技術含量較低,但確實能夠有效清除細菌。
當地時間3月25日,該團隊在《自然通訊》雜誌中闡述了改進的過濾技術,並證明其在現實生活中也能發揮作用。在實驗室測試中,新的木質部過濾器濾除了大腸桿菌和輪狀病毒等病原體。
隨後,研究人員將淨水技術帶到印度,用當地的樹木製作了過濾器,並進行了現場測試。結果表明,配有可替換木質部過濾器的簡易過濾系統能夠以1L/h的速率淨化水。
其中,新技術對大腸桿菌和輪狀病毒等污染物的清除率超過99%,使飲水達到了世衞組織規定的“二星綜合保護”級別。
然而,在研製過程中,研究人員也發現了木質材料的自然過濾侷限性。例如,隨着木材逐漸乾燥,篩狀膜會粘附在導管壁上,過濾器的滲透性也被削弱。最終,過濾器還可能完全堵塞。研究人員用簡單的方法解決了上述問題。論文作者Krithika Ramchander將邊材的小橫截面在熱水中浸泡一小時,將其浸入乙醇後晾乾。
晾乾的材料保留了滲透性,並且不會再堵塞。這成功延長了過濾器的保質期,使其能在乾燥狀態下保存(至少)兩年後,依然具備良好的淨水效果。
目前,研究人員正在探索大規模應用(尤其是在飲用水污染的地區)木質部過濾器的方法。研究團隊建立了一個開源網站,用以提供以各類樹木設計、製作過濾器的指導方案。
MIT教授Rohit Karnik説:“由於原材料隨處可得,製造過程也很簡單,這種過濾器很容易在社區中推廣。我們希望木質部過濾器,能夠充當飲水困難地區居民的水質健康守護神。”
Ramchander説:“過濾器能夠處理細菌污染物。但它是否也能處理砷和氟化物等化學污染物?我們還不得而知。”
研究人員Megha Hegde補充:“根據反饋信息,用户評價很高的點在於,這種過濾器是用人人都認識、隨處可見的天然材料製作的。我們還發現,相較於一次性支付大量費用,低收入家庭人羣更傾向於每天支付少量淨水費用。新型過濾器正好能彌補現有過濾器的缺點,後者的更換成本實在太高了。”
編譯:德克斯特
審稿:西莫
責編:陳之涵
期刊來源:《自然通訊》
期刊編號:2041-1723
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https://techxplore.com/news/2021-03-filters-tree-purify.html
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來源:轉自微信公眾號“科技工作者”

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