研究人员发现,铁粉作为一种比活性炭更廉价的替代材料,在过滤水中全氟辛烷磺酸(PFOS)时表现更优异——其过滤效率提升了26倍。
由于广泛使用,全氟辛烷磺酸(PFOS)普遍存在于土壤、农产品和饮用水源中,构成健康风险。史蒂文斯理工学院土木、环境与海洋工程系的孟晓光(Xiaoguang Meng)教授、克里斯托斯·克里斯托杜拉托斯(Christos Christodoulatos)教授以及在其实验室工作的博士生纪萌(Meng Ji),希望找到从水中去除这些毒素的最有效方法。
大多数滤水器使用活性炭去除永久性化学品及其他污染物。活性炭通过吸附过程去除PFOS:当水流经碳颗粒时,PFOS分子会附着在碳颗粒大而多孔的表面上。
然而在废水处理行业,铁粉(科学术语称为微米级零价铁,mZVI)也被用于去除污水中的污染物。"铁粉因价格低廉——比活性炭更便宜,常用于水处理和废水处理,"孟教授表示。他们希望比较铁粉与活性炭的吸附效能。
研究发现铁粉是更优的净水材料。"单位表面积下,铁粉的净化效率是活性炭的26倍,"纪萌指出。研究人员将成果发表在2025年3月19日美国化学会(ACS)出版物《环境科学与技术》上,论文标题为《微米级零价铁去除水中PFOS的动力学与机理研究》。
更有趣的是,团队发现即使铁粉在水中生锈,其吸附性能也未受显著影响。"颗粒表面虽被氧化铁覆盖,仍保持高度活性,"孟教授表示——这令人意外。这意味着氧化态铁仍能有效去除PFOS。孟教授称,这一意外发现使该研究广受学界关注,虽刚发表但论文浏览量已逾千次。
孟教授与纪萌计划对此现象开展深入研究。"当前需进一步探究其作用机理,"孟教授强调,"因为这对开发大规模去除技术至关重要。"