在国家自然科学基金项目（项目编号：91434132、51721006）资助下，北京大学环境科学与工程学院赵华章教授团队与耶鲁大学Menachem Elimelech教授团队等合作，在水深度处理技术研究领域取得重要进展。研究成果以“Actinia-like multifunctional nanocoagulant for single-step removal of water contaminants”（一步去除水中污染物的仿海葵多功能纳米絮凝剂）为题，于2018年11月26日在Nature Nanotechnology （《自然·纳米技术》）上发表。环境科学与工程学院2016级博士生刘金炜为论文第一作者。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41565-018-0307-8。
絮凝是应用最早的水处理技术之一，具有应用广泛、操作简便、成本低廉的优点。絮凝技术应用300多年来，主要用于去除悬浮物和胶体类物质，对于环境风险较高的小分子溶解性物质去除效果甚微。絮凝能否作为废水深度处理的有效途径，取决于在小分子物质从小尺度转变到大尺度絮体的过程中能否形成介尺度凝聚核。因此，如何通过分子设计诱发小分子相间传质形成凝聚核，是絮凝剂研究领域遇到的最大挑战。
针对上述关键问题，研究团队从仿生学入手，通过模仿海洋生物—海葵（Actinia）的身体构造和捕食特征，制备了智能化仿海葵纳米絮凝剂。该絮凝剂在使用前呈核壳胶束结构存在于水中，解决了多数絮凝剂在储运过程中易失稳的难题。尤为重要的是，该絮凝剂使用时会发生类似海葵捕食的构型反转：由铝硅复合物组成的“壳”会水解相变，象普通絮凝剂那样去除悬浮物和胶体；由有机官能团组成的“核”外翻并环绕固定于“壳”上，象海葵的触手捕捉水中小分子，诱发小分子形成了凝聚核进而形成絮体去除。通过上述过程，新型絮凝剂可实现一步去除悬浮物、胶体和溶解性污染物。
研究团队通过研制仿海葵纳米絮凝剂，使“古老”的絮凝技术重新焕发青春。新型絮凝剂对于简化深度处理工艺、降低成本、水资源高效利用具有较大的潜在应用价值。
图. 仿海葵纳米絮凝剂广谱去除水中污染物
