釜山大学研究团队利用片状磁性纳米粒子开发下一代水处理技术

韩国国内研究团队开发出一项创新技术,能够像磁铁一样吸附肉眼难以辨认的水中微塑料和纳米塑料,并在短时间内将其去除。

“像磁铁一样吸附水中微塑料,10分钟去除率达95%” 韩国本土研发 View original image

这一技术被评价为有望成为下一代水处理和环境净化技术的重要转折点。


釜山大学(校长 Choi Jaewon)12日表示,该校应用化学工学部 Jung Sunguk 教授研究团队利用片状铁氧体(磁铁矿,magnetite,Fe₃O₄)磁性纳米粒子,开发出一种高效工艺,能够在10分钟内去除水中95%以上的微塑料和纳米塑料。

从左起依次为 Jung Sunguk 教授、Jung Yujeong 博士研究生、Jang Eunhye 博士。釜山大学提供

从左起依次为 Jung Sunguk 教授、Jung Yujeong 博士研究生、Jang Eunhye 博士。釜山大学提供

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微塑料是指粒径在5毫米以下的塑料颗粒,其中粒径在1微米(㎛)以下的纳米塑料则是肉眼无法观察到的超微细颗粒。这类纳米塑料难以通过现有污水处理工艺或物理过滤器去除,因而在整个水生生态系统中扩散,并通过食物链在人体内累积,被指为对人体健康构成巨大风险的新型环境污染源。


研究团队以片状(各向异性)磁性纳米粒子替代传统的球形铁氧体纳米粒子,从而突破了这一局限。片状纳米粒子在平面、棱边和厚度方向上的结构各不相同,与微塑料和纳米塑料的接触面积更大,并能诱导粒子之间的缠结和凝聚,大幅提升吸附效率。


尤其是,研究团队阐明了这样一种“动态囚禁(dynamic confinement)”现象:在施加外部磁场时,磁化的片状纳米粒子发生团聚,其结构特性形成的“气囊(air pocket)”空间会进一步困住微塑料和纳米塑料。研究团队解释称,这一机理是实现短时间内高效去除的核心原理。


研究团队还通过将片状磁性纳米粒子表面改性为带有多种化学功能基的结构,以优化去除效率,并同时建立了可回收和再利用纳米粒子的环保工艺。由此也提高了该技术作为可持续微塑料和纳米塑料去除技术实现商业化的可能性。


Jung Sunguk 教授表示:“粒径在数十至数百纳米的超微细塑料,正成为威胁人体健康的新型环境问题,但传统基于滤膜的水处理技术存在明显局限。此次开发的技术作为一种能够在短时间内高效去除超微细污染物的创新替代方案,有望在下一代水处理和环境净化领域得到广泛应用。”


本项研究由釜山大学应用化学工学部博士课程学生 Jung Yujeong 和博士 Jang Eunhye 共同担任第一作者,纳米能源工学部教授 Jang Junkyung 担任合著者,Jung Sunguk 教授担任通讯作者。研究成果已刊登在国际学术期刊《Journal of Environmental Management》2025年12月24日在线版。



该研究在韩国研究财团理工领域基础研究项目(中坚研究)以及产业通商资源部“面向难接近火灾的气体水合物灭火弹及灭火技术开发”项目的资助下完成。


本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。

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