废弃的塑料包装、旧光盘,甚至乐高积木都可以转化为能够吸收大量空气水分的材料。维也纳大学的材料化学家阿纳斯塔西娅·纳雷什金娜、保罗·施文和罗伯特·伍德沃德将各种类型的塑料垃圾转化为吸水聚合物网络。这些聚合物网络即使在干旱气候下也能吸收水分,并在受到适度加热(例如阳光照射)时释放水分。这项发表在《化学循环》(Chem Circularity)期刊上的研究,为塑料垃圾提供了一种新的途径,使其能够作为吸附剂收集空气中的水分。
塑料垃圾和水资源短缺都是严重的环境问题。大气集水技术直接从空气中捕获水蒸气,进行可控释放和储存。它有望成为一种分散式或离网的额外水源。一种合适的集水吸附剂必须能够吸收水分、储存大量水分,并能承受反复的吸收和释放循环。维也纳的研究团队调查了废弃塑料是否可以作为这种分子海绵的起始材料。
某些塑料由芳香族聚合物构成,其分子结构包含六个碳原子组成的环。这些环是聚合物链连接的理想连接点,形成具有微小空隙的多孔网络。后续用硫酸处理会引入磺酸基团,这些基团即使在相对干燥的空气中也能吸收水分。研究人员成功地以各种聚苯乙烯包装材料、旧的聚碳酸酯光盘和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)乐高积木为原料,制备了这种吸水分子海绵。他们还成功处理了选定的塑料废料混合物,证明了该工艺对所用原料的通用性。
一种由普通聚苯乙烯(用于一次性餐具和CD盒的材料)制成的海绵,在潮湿空气中可以吸收自身重量近60%的水分,即使在干燥的沙漠环境中也能吸收20%的水分。利用阳光等温和的热源,即可将水分释放并收集起来,吸附和解吸过程通常在一小时内完成。这种海绵非常耐用,因此可以重复用于集水。混合塑料原料也适用于生产这种集水材料,即使在干燥条件下也能储存水分,并在略微加热后再次释放,从而实现离网供水。集水和释放实验表明,这种材料可以重复使用;然而,更详细的测试仍在进行中。
这项研究建立了一种将各种芳香族塑料废料(包括混合塑料原料)转化为高效空气集水材料的工艺。目前正在进行进一步研究,以评估这种海绵的长期性能和总体资源需求。
原始出版物:

