新型纳米粒子变废水为环保肥料

美国华盛顿大学工程师团队近日在《环境科学与技术》特刊发表论文称，他们开发的新型矿物水凝胶复合粒子，不仅能高效净化废水，还能将回收的养分“变废为宝”，转化为农业肥料或生物精炼原料，减少有害藻华的发生。

新型水凝胶纳米粒子工作示意图。图片来源：美国华盛顿大学

这项技术的核心是一种嵌有纳米级矿物“种子”的智能水凝胶。“种子”由磷酸钙和鸟粪石制成，能像磁铁般吸附铁屑，去除并回收水中的氨和磷酸盐。鸟粪石是一种由镁、铵和磷酸盐组成的矿物，会与钙和其他阳离子结合。氨和磷酸盐则会附着到“种子”上，使水凝胶膨胀。

测试数据显示，随着养分不断聚集，水凝胶的粒径从6.12纳米膨胀至14.8纳米。而且，两种纳米复合粒子对废水中氨和磷酸盐的去除率分别达到60%和91%，相当于为水体装上了“营养拦截网”，以抑制藻类生长和相关毒素堆积。

与传统方法相比，新技术实现了三大突破：养分高效回收而非简单清除、同步平衡了氨与磷酸盐的去除比例、能在复杂水质中保持稳定性能。

水中氨和磷酸盐过量会导致有害藻华。氨合成过程会消耗大量能源，且磷资源日益减少。新型矿物水凝胶复合颗粒能从废水中收集这些营养物质，并将其重新用作肥料和生物精炼的原料。

团队已在20升规模实验中取得成功，目前正推进200升的中试测试。这种“变废为宝”的创新思路，既缓解了磷资源短缺压力，又减少了化肥生产中的能源消耗，为循环经济提供了范例。