层层组装超疏水复合气凝胶实现饮料中微塑料的高容量快速去除
导 读
近日，大连工业大学食品学院、海洋食品加工与安全控制全国重点实验室、国家海洋食品工程技术研究中心朱蓓薇院士团队在《Materials Horizons》（Q1，IF = 12.2）发表题为“Layer-by-layer assembled superhydrophobic composite aerogel for rapid and high-capacity removal of microplastics from beverages”的研究性论文，毕景然副教授为通讯作者，赵起越讲师为第一作者。该研究得到国家自然科学基金项目（32102050）、辽宁省自然科学基金项目（2024-MS-170）和海洋食品加工与安全控制全国重点实验室开放课题（SKL202406）的资助。 研究背景近年来，塑料材料在食品包装中的使用量持续增长。这些包装在食品加工和储存过程中容易逐渐降解为微塑料（MPs），即粒径小于5毫米的颗粒。由于微塑料具有持久性且不可生物降解的特性，它们正迅速进入人类环境，对公共健康构成严重威胁。聚苯乙烯微塑料（PSM）常见于饮料包装中。除其固有危害外，PSM颗粒可作为重金属、有毒有机污染物及病原体的载体。这导致微塑料复合污染物（MCPs）的形成，其对生物和人类的危害更为严重。因此，从食品基质中高效去除PSM对促进人类健康的可持续发展至关重要。尽管可通过自由基氧化或微生物降解等方法从环境中去除PSM，但不完全降解常导致二次污染。因此，寻找有效且无损的PSM去除方法仍是一项重大挑战。
成果介绍塑料包装饮料中的微塑料可能导致污染，被人体摄入后会引发内分泌紊乱和免疫系统损伤等健康问题。长期摄入微塑料还可能对食物链和生态环境造成严重影响。本文总结了一项研究，该研究开发了一种具有超疏水性的新型复合气凝胶（AGU6-(OH)2@PMSQ），能够有效去除水生环境中的微塑料。基于“蛋盒结构”和纤维素纳米纤维（CNFs）形成坚固的双网络结构，并通过自下而上的层层自组装原位生长策略制备的超疏水性复合气凝胶。该气凝胶在100分钟内对聚苯乙烯微塑料（PSM）的吸附容量可以达到555.56 mg/g。同时，模拟计算证实了AGU6-(OH)2@PMSQ对PSM的自发吸附，该过程由输水、氢键和C-H···π相互作用驱动。此外，该气凝胶在实际饮料应用中展现出优异的稳定性和可重复性，并具有较高的PSM去除率。本研究为复杂环境中的污染物控制提供了新的见解。
原文链接https://doi.org/10.1039/D5MH00512D
