科技生活| 科学家利用声音滤水 微塑料收集率逾90%

微塑料(MPs)对生态和健康构成了越来越大的威胁，但挑战是找出从水和大气中清除只有1微米到5毫米的微塑料的方法，日本信州大学的一个科学家团队利用「声音」来实现这一目标。

硏究人员尝试用声学过滤(acoustic filtering)将MPs推入一个中央通道，分支部分由无MPs的水填充，然后可以释放。

「我们提出的微流体装置(microfluidic device)是基于水电类比设计的，它有三个1.5毫米宽的微通道，通过四个串行的0.7毫米宽的三叉路口连接，」首席研究员、信州大学纺织科学与技术学院机械工程和机械人系教授秋山靖博(Yoshitake Akiyama)解释说，「使用500千赫兹共振频率的体声波，MPs在中间微通道的中心排成直线。因此，在每个结点上必须发生3.2倍的MPs汇集，从而使设备的整体汇集程度达到105倍」。

换句话说，超声波穿过水并将MPs推到流体流的中心，然后它们可以在那里被收集或被过滤掉，因为无MP的水会被过滤到设备主要中心路径外的分支中。传统上，MPs是由网状过滤器收集的，这些过滤器很容易被堵塞，而且由于网眼的大小，它们收集的内容有限。

这个装置反而使用了微流控技术，这是一门新兴的科学，在微观层面上用通道操纵水的行为。在对分组的MPs进行单独实验时，那些尺寸为10微米、15微米、25微米、50微米和200微米的MPs的收集率超过了90%。进一步的测试混合了颗粒大小（25-200微米和10-25微米），其收集率约为80%。

这并不是科学家们开发的第一个声学过滤模型，早些时候他们已经生产了一个针对洗衣废水的设备并进行了测试。该团队认为，它所取得的进展表明该设备具有更深远的应用，例如在工业规模生产的废水被送入下水道之前进行过滤。

秋山说：「这个拟议的基于声学聚焦的微流控设备可以高效、快速、连续地收集10-200微米的MPs，在通过网状物对较大的MPs进行预过滤后，无需再循环。它可以安装在洗衣机、工厂和其他MPs来源中，用于有效地汇集和去除洗衣和工业废水中的各种尺寸的MPs。这将使防止向环境排放MPs成为可能」。

图片：Shinshu University

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