3D打印陶瓷晶格吸附剂可去除水中75%的全氟及多氟烷基化学物质

导读：全氟及多氟烷基物质（PFAS）是一类在环境中极为持久的人工合成化合物，因其对健康有明显的不良影响。目前，用于去除水中PFAS的技术面临两个主要问题：一是降解效果不完全，二是传统的浆料吸附剂使用上存在限制。为了克服这些问题，研究人员正在致力于开发一种更简便且更高效的方法。

△3D打印陶瓷晶格已被证明可以去除水中难以去除的有害化学物质

英国巴斯大学（University of Bath）的研究人员表示，他们利用3D打印技术成功开发一种结构稳定的氧化铟吸附剂，能够从水中去除至少75%的全氟辛酸（PFOA），即最常见的全氟烷基及多氟烷基物质（PFAS）之一。这项技术在未来消除水中PFAS化学物质的努力中可能成为一种重要的工具。

△这项研究成果已发表在《化学工程杂志》上，题目为“3D打印氧化铟整体材料用于去除PFAS”（传送门）

全氟烷基磺酸盐因其极端稳定性而被称为 “永恒的化学物质”，其分解需要的时间长得令人难以置信，在某些情况下长达1000年以上。全氟烷基磺酸盐是人造化学物质，已知对健康造成多种危害，包括影响生殖系统、发育系统和心血管系统，以及增加患糖尿病的风险。

PFAS的来源包括常见的疏水家用产品，如不粘锅、雨衣、油漆、织物和消防产品等。

△(A) 3D打印机挤出示意图，(B)连续生产的氧化铟单片结构，(C) 氧化铟单片的升级

得益于特殊的3D打印结构设计

巴斯大学化学工程系研究员、数字制造和设计中心成员Liana Zoumpouli博士表示：“PFAS因极高的稳定性和持久性，成为了水处理和公共卫生领域关注的焦点。现在，我们已经发明了一种高效的方法，无需消耗大量能源即可从水中去除这些化学物质。”

他接着说道：“使用3D打印技术制作这种陶瓷晶格结构的吸附剂相对简单，这也意味着该工艺应该是可扩展的。通过数字化设计，3D打印技术使我们能够制作具有高表面积的物体，这是该工艺的关键。一旦吸附剂准备好，您只需将它们放入水中，让它们发挥作用。这非常令人兴奋，我们渴望进一步开发并看到其投入使用。”

尽管全球各地的监管机构，尤其是美国和欧盟的机构，已经制定了一些关于饮用水中PFAS和类似化学物质可接受水平的规定，但研究人员表示，随着对健康威胁程度的认识加深，可能会进一步出台立法。

合著者Davide Mattia教授补充道：“目前，英国并未对饮用水中这些化学物质进行严格监管，但有相关指导方针，我们预计政策很快将有所变化。水务公司可能会考虑整合系统来处理这些问题。”

△制备好的氧化铟整块材料（左）以及在500°C（中）和 1100°C（右）烧结后的微观图片

3D打印吸附剂可以去除水中75%的PFAS

这些4厘米大小的吸附剂由注入陶瓷氧化铟的墨水制成，通过从3D打印机中挤出墨水（就像从管子中挤牙膏一样），并将它形成晶格形状。由于氧化铟能够与PFAS结合，这些化学物质会迅速粘附在氧化铟制成的吸附剂上，并且可以在三小时内从水中去除。这种方法可以与英国及其他国家现有的水处理厂的处理系统兼容。

到目前为止，测试已经发现这些整体式反应器可以去除水中75%的PFAS，但该团队的目标是通过进一步改进来提高该过程的效率。研究结果显示，这些吸附剂在经过高温热“再生”处理后，每次重复使用后变得更加有效。研究人员希望通过进一步的实验更深入地理解这一现象。