无化学物质微塑料分离，高效净水技术引关注
韩国国内研究团队开发出一种有望成为解决生活环境中微塑料问题突破口的新型净水技术。其核心是在现有水力旋流分离方式的基础上，利用微小气泡——微纳气泡，大幅提升此前难以实现的微塑料分离效率。
高丽大学机械工程系 Kim Hyejeong 教授研究团队于12日表示，团队构建了结合微纳气泡的“微型水力旋流器”净水系统，并成功将微塑料去除效率显著提升。
迷你水力旋流器-微气泡融合系统的微塑料分离原理示意图。对迷你水力旋流器内部流动、以及在不同密度和是否附着气泡条件下微塑料所受力的情况进行了示意化绘制。研究团队提供
View original image微塑料污染正引发生态系统紊乱和人体危害性的争议，成为全球性环境议题。然而，传统净水方式存在必须使用化学药剂、过滤膜污染、维护管理成本高等结构性局限，引发社会各界持续呼吁引进全新原理的净水技术。
“水力旋流器”是一种仅利用水的旋转运动来分离不同密度物质的装置，其优点是无需投加药剂，设备管理相对简便。但在高效分离与水密度几乎相同的微塑料方面一直存在局限。
研究团队为解决这一问题，引入了气浮原理。尤其是采用比以往更小型化的装置，即所谓“微型水力旋流器”。微型水力旋流器本体尺寸较小、内部流动速度较快，分离过程持续时间较短，因此具有对小粒径微塑料也能保持较高去除效率的特点。
此外，研究团队在其中注入了微小气泡——微纳气泡。当微纳气泡附着在微塑料表面时，微塑料相对水而言会表现得更“轻”，从而在旋转流动中更易被分离。在这一过程中，水力旋流器中心部位会聚集大量气泡，形成“气柱（air column）”形态的气泡结构。研究人员解释称，他们已证实这一气柱结构是决定微塑料分离效率的关键因素。
实验结果十分明确：在应用微纳气泡的条件下，微塑料分离效率相比传统方式最高提升了34%。研究团队通过高速相机分析确认，即便在高速旋转流环境中，微塑料也能稳定地与微纳气泡结合，并揭示了气柱结构与分离性能提升之间存在直接关联。
同时，该技术在不同颗粒形态和材质的多种微塑料上也验证了适用性。特别是在以衣物烘干过程中产生的纤维性微塑料为对象的实验中，分离效率提高了23.3%，从而证明了其在实际生活环境和工业现场中的应用潜力。
Kim Hyejeong 教授表示：“我们确认了微纳气泡与微塑料的结合机理，以及在水力旋流器内部形成的气柱结构，是决定分离性能的核心机制。无需使用化学物质也能大幅提升微塑料去除效率，因此该技术具有发展成为高效率、低成本未来水处理技术的巨大潜力。”
本研究在韩国研究财团（National Research Foundation, NRF）新进研究资助和韩国基础科学支援研究院（Korea Basic Science Institute, KBSI）联合支持下开展，其成果已于上月12日发表于水处理·水环境领域国际学术期刊《Water Research》（影响因子12.4，期刊引证报告前1.1%）的网络版。
论文题目为《利用微纳气泡提升基于微型水力旋流器的微塑料去除性能（Enhanced microplastic removal using a mini-hydrocyclone with microbubbles）》。
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