作者：史湘绮 李传福

微塑料污染已成为全球性的环境问题，其直径小于5毫米，广泛存在于海洋、淡水、饮用水和空气中，对人类健康和自然环境构成潜在威胁。近日，武汉大学资源与环境科学学院邓红兵教授团队利用废弃小龙虾壳作为原材料，开发出了一种新型全生物质纤维海绵材料，这种材料在去除水中微塑料方面显示出了极高的效率。

小龙虾产业是湖北省乡村振兴的示范性产业。小龙虾产业繁荣的同时，武汉市每年产生近十万吨虾壳剩余，曾造成了严重的环境污染问题。邓红兵教授团队发现，通过将废弃小龙虾壳经过酸碱处理，可以获得甲壳素纤维骨架材料，这种材料能够有效捕获微塑料，且不会对水体产生二次污染。

进一步的研究中，团队利用“氢键诱导重排”和“多级结构暴露”双策略，将虾壳素和鱿鱼骨、乌贼骨的甲壳素（α-和β-甲壳素）的两种原生氢键网络打断重排，形成一种多级纤维框架海绵材料。这种材料对100nm聚苯乙烯微球的吸附容量高达411.14mg/g，是已报道的其他甲壳素/壳聚糖类吸附材料的3-48倍。

图为虾壳处理前后的对比

在制备过程中，研究团队采用自上而下的“多级结构暴露”策略，通过两步简单酸碱处理，将废弃小龙虾壳制备成天然纤维束骨架和捕获位点双重暴露的三维多孔小龙虾壳。这种结构的小龙虾壳可以用网兜装起来投入水体中，有效吸附水中的微塑料。此外，这种材料不是一次性的，团队还研究出方法，对使用后的小龙虾壳中的微塑料进行“冲洗”，实现了小龙虾壳的可持续应用，真正做到“以废治废”的绿色循环。

此外，团队提出了基于高生物安全性的生物质多级纤维捕集材料“作用力动态转换”新方式，利用鱿鱼骨/乌贼骨来源的甲壳素纳米纤维网络和棉花来源的纤维素微纤维氢键自组装，构建了吸附位点激活且可适应复杂环境因素的全生物质多级纤维框架。这种材料表现出对聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯均表现出良好的吸附能力。

图为被制备成各种大小和形状的全生物质纤维海绵。（研究团队供图）

该材料的制备方式简单、无需使用任何交联剂、可完全被降解，因此也是非常环保的材料。在实际应用中，这种新型全生物质纤维海绵可以通过物理拦截、静电吸引和多种分子间相互作用等方式去除微塑料，且在无机颗粒、重金属、有机污染物和微生物等环境因素影响下，仍可保持稳定的吸附性。

未来，这种材料可广泛应用于净水器滤芯、大规模自来水纯净装置、污水处理厂等场景，为微塑料污染治理提供了一种高效、经济、环保的解决方案。

来源: 李传福