科技生活| 科學家利用聲音濾水 微塑料收集率逾90%

微塑料(MPs)對生態和健康構成了越來越大的威脅，但挑戰是找出從水和大氣中清除只有1微米到5毫米的微塑料的方法，日本信州大學的一個科學家團隊利用「聲音」來實現這一目標。

硏究人員嘗試用聲學過濾(acoustic filtering)將MPs推入一個中央通道，分支部分由無MPs的水填充，然後可以釋放。

「我們提出的微流體裝置(microfluidic device)是基於水電類比設計的，它有三個1.5毫米寬的微通道，通過四個串行的0.7毫米寬的三叉路口連接，」首席研究員、信州大學紡織科學與技術學院機械工程和機械人系教授秋山靖博(Yoshitake Akiyama)解釋說，「使用500千赫茲共振頻率的體聲波，MPs在中間微通道的中心排成直線。因此，在每個結點上必須發生3.2倍的MPs匯集，從而使設備的整體匯集程度達到105倍」。

換句話說，超聲波穿過水並將MPs推到流體流的中心，然後它們可以在那裡被收集或被過濾掉，因為無MP的水會被過濾到設備主要中心路徑外的分支中。傳統上，MPs是由網狀過濾器收集的，這些過濾器很容易被堵塞，而且由於網眼的大小，它們收集的內容有限。

這個裝置反而使用了微流控技術，這是一門新興的科學，在微觀層面上用通道操縱水的行為。在對分組的MPs進行單獨實驗時，那些尺寸為10微米、15微米、25微米、50微米和200微米的MPs的收集率超過了90%。進一步的測試混合了顆粒大小（25-200微米和10-25微米），其收集率約為80%。

這並不是科學家們開發的第一個聲學過濾模型，早些時候他們已經生產了一個針對洗衣廢水的設備並進行了測試。該團隊認為，它所取得的進展表明該設備具有更深遠的應用，例如在工業規模生產的廢水被送入下水道之前進行過濾。

秋山說：「這個擬議的基於聲學聚焦的微流控設備可以高效、快速、連續地收集10-200微米的MPs，在通過網狀物對較大的MPs進行預過濾後，無需再循環。它可以安裝在洗衣機、工廠和其他MPs來源中，用於有效地匯集和去除洗衣和工業廢水中的各種尺寸的MPs。這將使防止向環境排放MPs成為可能」。

圖片：Shinshu University

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