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全分散的親水-疏水異質(zhì)微球。中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所供圖

本報訊（記者倪思潔）中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所仿生材料與界面科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究人員提出了一種全新的表面異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)化顆粒全分散策略，制備出全分散的親水-疏水異質(zhì)微球。這些微球在水、乙醇、辛烷等一系列溶劑中展現(xiàn)出全分散的優(yōu)異性能，成功從廢水中回收有機(jī)染料。該微球材料在環(huán)境污染物處理、資源回收利用、海洋資源富集提取、生物分子檢測等復(fù)雜樣品的分離分析領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《自然-通訊》。

論文通訊作者、中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員王樹濤介紹，在回收有機(jī)染料的過程中，只需加入有機(jī)溶劑，無須加入含有無機(jī)酸、堿或鹽的洗脫液。有機(jī)溶劑很容易通過簡單的蒸餾從染料中去除，避免了去除無機(jī)酸、堿和鹽的復(fù)雜步驟。

有機(jī)染料是一種常用的色彩添加劑。有數(shù)據(jù)表明，全球有機(jī)染料的產(chǎn)量達(dá)到70萬噸/年，其中10%~15%被排放到工業(yè)和家庭廢水中，已成為水污染的重要源頭，對生態(tài)環(huán)境和公眾健康構(gòu)成威脅。

王樹濤團(tuán)隊提出了乳液界面聚合合成異質(zhì)結(jié)構(gòu)微球的新方法。他們發(fā)展了多種乳液界面聚合合成方法，制備出一系列具有不同尺寸、化學(xué)組成、孔隙、表面納米結(jié)構(gòu)的異質(zhì)微球，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜生物流體中痕量糖肽的分離、相近尺寸蛋白的分離、病毒核酸的分離、癌癥病人外周血中痕量循環(huán)腫瘤細(xì)胞的分離、水中痕量微油滴的分離等，構(gòu)建了色譜柱、微分離柱、微流控、紙色譜等分離器件。

論文第一作者、中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員宋永楊介紹，此次研發(fā)的親水-疏水異質(zhì)微球表面具有交替的親水、疏水成分，這種結(jié)構(gòu)既有利于水等高極性溶劑的鋪展，又有利于乙醇等中等極性溶劑、辛烷等低極性溶劑的鋪展。此外，在親水區(qū)，帶電基團(tuán)很容易被引入，這些基團(tuán)能為顆粒間提供靜電排斥作用，從而在不同溶劑中實(shí)現(xiàn)良好的分散。

正是利用這種獨(dú)特的全分散性，該團(tuán)隊發(fā)展出從含有機(jī)染料的廢水中分離回收染料的策略。染料在水中被吸附到微球上，通過過濾得到凈化的水與吸附了染料的微球，再將這些微球分散到有機(jī)溶劑中實(shí)現(xiàn)染料的脫附，通過過濾得到溶解了染料的有機(jī)溶劑，染料通過蒸餾被回收，同時微球被循環(huán)利用。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41467-023-41053-8