新型矿物水凝胶：高效净化废水并回收养分的创新技术

美国华盛顿大学的工程师团队近日在《环境科学与技术》特刊发表论文，介绍了一种新型矿物水凝胶复合粒子。该技术不仅能高效净化废水，还能将回收的养分转化为农业肥料或生物精炼原料，从而减少有害藻华的发生，为循环经济提供了创新范例。

技术原理

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。这些“种子”由磷酸钙和鸟粪石（一种由镁、铵和磷酸盐组成的矿物）制成，能够像磁铁一样吸附水中的铁屑，同时高效去除并回收氨和磷酸盐。当氨和磷酸盐附着到“种子”上时，水凝胶会逐渐膨胀。

实验数据显示，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。测试结果表明，该复合粒子对废水中氨和磷酸盐的去除率分别达到60%和91%，相当于为水体安装了一张“营养拦截网”，有效抑制藻类生长和相关毒素的堆积。

技术优势

与传统方法相比，这项新技术实现了三大突破：

1. 养分高效回收：不仅清除污染物，还能将氨和磷酸盐转化为可再利用的资源。
2. 平衡去除比例：同步优化氨与磷酸盐的去除效率，避免单一养分残留。
3. 稳定性能：即使在复杂水质中，仍能保持高效且稳定的净化能力。

应用价值

水中过量的氨和磷酸盐是导致有害藻华的主要原因。此外，氨的合成过程能耗极高，而磷资源也日益匮乏。新型矿物水凝胶复合颗粒能够从废水中回收这些营养物质，并将其重新用于农业肥料或生物精炼，从而缓解资源短缺问题，同时减少化肥生产中的能源消耗。

研究进展

目前，研究团队已在20升规模的实验中取得成功，并正在推进200升的中试测试。这一“变废为宝”的创新思路，不仅有助于环境保护，还为可持续发展提供了切实可行的解决方案。

这项技术展现了循环经济的巨大潜力，通过高效回收废水中的养分，既减轻了环境污染，又实现了资源的可持续利用，未来有望在污水处理和农业领域发挥重要作用。