通过木锯屑上多酚介导的界面相互作用对微塑料的流动捕获

微塑料（Nano-/microplastics，简称NMPs）的体积从小粒（<1 µm）到大粒（<5 mm）不等，是有机胶体物质，是塑料逐渐侵蚀、破碎和释放的结果。微塑料在水体中不断积累，对生态系统的威胁与日俱增。另外，由于纳米塑料穿透血脑屏障的几率增加，因此对人体健康的风险也不断加剧。人们已经研究了纳米塑料对健康的潜在危害，特别是在母体和胎儿组织、大脑、胎盘和器官中的积累。但目前，还没有实用的技术能够普遍、快速地捕获微塑料。如果考虑到材料和能源成本，以及微塑料在化学成分、形态、密度和表面电荷方面的巨大异质性，这种情况就会更加严重。从基本的角度来看，基于尺寸排阻的纳滤技术在去除微塑料方面并不理想，因为其尺寸分布较广，预计会出现孔隙堵塞和污垢，导致压降过大和渗透率较低。重要的是，关键的基本挑战是实现通过简单吸附机制运行的系统，并适应各种异质材料和化学成分。在这种情况下，高度多样化的分子相互作用有望促进界面附着和捕获。要满足对可持续方法的迫切需求，以应对上述挑战，就必须采用简单、可扩展的加工方法和材料，这些方法和材料能够以较低的成本捕获各种微塑料，并易于与当前的水处理基础设施集成。

图源：Wiley Online Library

据报道，高效的生物基穿流捕捉材料（bioCap）可从水中去除多种微塑料：聚对苯二甲酸乙二、聚乙烯、聚苯乙烯以及其他阴离子和球形颗粒。这展示了高效的bioCap系统，可吸附饮料袋中释放的无处不在的微粒。因此，研究人员探索了木锯屑与多酚的表面功能化，对微塑料的体内生物分布进行了剖析，并开发了用于捕获微塑料的穿流材料（bioCap）。木锯屑和多酚可广泛获得，前者是一种理想的支撑物，具有优异的化学和物理稳定性，其特点是含有纤维素、半纤维素和木质素的分层排列的纤维，有利于水的有效传输。它资源丰富、易于获取、成本低廉，而且具有较高的机械强度和物理坚固性，因此能够在净化过程中普遍存在的相对较高的水压下保持稳定的性能。

这项研究展示了一种使用生物基捕获材料（从植物多酚和木材锯末中提取的 bioCap）去除微塑料的简便、通用和绿色策略。在酚类介导的多种分子相互作用的驱动下，bioCap系统表现出通用和高性能的微塑料捕捉能力，而不受微塑料尺寸、表面电荷或化学组成的影响。微塑料捕获效率不受典型复杂环境因素的影响，例如细菌产生的生物膜、离子、重金属离子、不同 pH 值的有机和无机颗粒等。此外，根据研究人员分析的微塑料在体内的生物分布情况，进一步证明了 bioCap 从饮用水中去除微塑料的效率，并证实了微塑料在主要器官中的积累显著减少。因此，酚类介导的多分子相互作用的独特优势可被应用于基于木锯屑支持的可持续、经济高效和简便的策略中，以去除具有挑战性的微塑料污染。

参考文献：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202301531

编译：仇依茹

审核：Irene

编辑：Tommy