新型超快水消毒方法更环保

发布时间：2023-02-17 20:18:14 栏目：生活

导读 拥有安全的饮用水对公众健康至关重要，但传统的消毒方法会导致自身的环境问题。氯在集中式供水系统中便宜且易于使用，但以有害化学副产品为

拥有安全的饮用水对公众健康至关重要，但传统的消毒方法会导致自身的环境问题。氯在集中式供水系统中便宜且易于使用，但以有害化学副产品为代价。



佐治亚理工学院的研究人员已经找到了一种利用小电冲击对水进行消毒的方法，从而降低了能耗、成本和环境影响。该技术可以集成到电网中，甚至可以由电池供电。

“这是一种相当新的消毒技术，我们希望首先在小规模上展示，然后改进其在使用点或离网水净化的实际应用，”土木与环境工程学院Carlton S. Wilder助理教授Xing Xie说。

谢和他的博士后研究员王婷在一月份的Nature Water上发表了论文“通过局部增强电场处理实现的纳秒细菌灭活”。

电力本地化

虽然常规电场处理(CEFT)应用于食品巴氏杀菌，但由于成本相对较高，尚未广泛用于饮用水消毒。当水和细菌暴露在电中时，细菌细胞膜就像电路中的电容器一样。通常，在CEFT中，水的低电导率意味着纳秒脉冲不会足够快地向膜充电以杀死细菌。

研究人员创造了一个局部增强电场(LEEFT)，将电直接带到细菌中。电极具有金纳米尖端，当连接到电力时会立即积聚集中电荷，使电荷能够传播到膜上并更快地杀死细菌。

“这种仅使用纳秒脉冲的超快细菌灭活是一个惊喜，因为从理论上讲，纳秒脉冲太短而无法在常规电场处理中杀死细菌，因为膜需要时间充电，”王说。“但是有了LEEFT的纳米边缘和纳米结构，细菌细胞可以直接由纳米金属充电，快速消毒水。

电气创新

为了测试这项技术，他们在芯片的电极边缘制造了金箔。然后他们将模型细菌葡萄球菌添加到芯片中，这是实验室中常用的细菌，经常在水系统中发现。接下来，他们应用电脉冲，并在显微镜下实时观察细菌的反应。

当以每厘米40千伏的速度通电200纳秒时，95%的nanowedges成功杀死了细菌。与传统EFT相比，LEEFT将施加的折衷场强度降低了1倍，并将处理时间缩短了<>万倍。

“我们发现，即使是纳秒脉冲也可以杀死LEEFT中的细菌，而不是其他情况，”王说。这种近乎瞬时的净化减少了消毒水所需的电量，使其成为一种负担得起的卫生选择，并指出未来生产清洁水对环境的影响可能会减少。