用3D打印陶瓷墨水清除水中的“永久污染物”健康威胁

工程师们发明了一种新方法来去除水中的有害“永久性化学物质”——使用3D打印技术。

巴斯大学的研究人员表示，他们的方法使用陶瓷填充的晶格（或“整体式”结构），能够从水中去除至少75%的全氟辛酸（PFOA），这是最常见的全氟和多氟烷基物质（PFAS）之一，并可能成为未来消除水源中这些化学物质的重要工具。

他们的研究成果本周发表在《化学工程杂志》上。

由于这些化学物质需要极长的时间才能分解——在某些情况下甚至超过1000年——因此被称为永久性化学物质。PFAS是人工合成的，已知会导致健康问题，包括损害生殖、发育和心血管系统，并增加患糖尿病的可能性。

PFAS的来源包括具有防水特性的家用产品，如不粘锅、雨衣、油漆、织物和消防泡沫。

巴斯大学化学工程系的研究助理兼数字、制造与设计中心成员Liana Zoumpouli博士表示：“PFAS或‘永久性化学物质’是水处理和公共卫生的主要关注点。我们已经创造了一种有效的方法来去除水中的这些化学物质，而无需消耗大量能源。

“使用3D打印技术制造整体式结构相对简单，这也意味着该过程应该是可扩展的。3D打印允许我们创建具有高表面积的物体，这对于该过程至关重要。一旦整体式结构准备就绪，您只需将它们放入水中，让它们发挥作用。这非常令人兴奋，也是我们希望进一步开发和应用的东西。”

尽管世界各地的立法者，特别是美国和欧盟，已经对饮用水中PFAS和类似化学物质的可接受水平制定了一些规定，但研究人员表示，随着健康威胁的规模变得更加清晰，未来可能会出台更多法规。

合著者Davide Mattia教授补充道：“目前，英国在饮用水中对这些化学物质的监管并不严格，但有相关指南，我们预计政策很快就会发生变化。水务公司可能会考虑整合系统来处理这些化学物质。”

这些4厘米的整体式结构由注入陶瓷氧化铟的墨水制成，通过3D打印机挤出墨水（就像从管中挤出牙膏一样）并将其塑造成晶格形状来制造。由于氧化铟与PFAS结合，这些化学物质会立即粘附在整体式结构上，并在不到三小时内从水中去除，这与英国和国外的当前水处理厂兼容。

虽然到目前为止的测试发现整体式结构能从水中去除75%的PFAS，但研究团队正致力于通过进一步改进来提高该过程的效率。对整体式结构的测试令人惊讶地表明，它们在重复使用下变得更加有效——每次使用后都会进行高温热“再生”处理。这是研究人员希望通过进一步实验更充分了解的内容。

研究团队包括Alysson Martins博士、Liana Zoumpouli博士、Antonio Jose Exposito博士、Jannis Wenk博士和Davide Mattia教授。论文《用于去除PFAS的3D打印In2O3整体式结构》发表在《化学工程杂志》上。

该研究由工程和物理科学研究委员会资助。