可以净化水的铝箔——研究人员开发出可以吸引和捕获危险微生物的涂层
全球有超过20亿人无法获得安全、未受污染的饮用水，其中约4.18亿人生活在非洲国家。农村地区的问题最为严重，因为那里人们的主要水源是河流、湖泊和手挖井，而这些水源经常受到有害病原体的污染。这种污染是由卫生设施不足、露天排便和农业径流造成的，后果十分严重。
霍乱、伤寒和腹泻等水传播疾病每年夺走数十万非洲人的生命。儿童由于免疫系统正在发育，特别容易感染这些疾病。水传播疾病的循环不仅影响健康，还会加剧贫困，因为患病儿童无法上学，成年人无法工作，阻碍经济发展。
现有的水处理解决方案往往不尽如人意。传统的方法，如煮沸或氯化，可能耗时、需要燃料或化学品，并且可能会改变水的味道，使人们不太可能采取预防措施。
过滤系统虽然已被证明是有效的，但价格昂贵，需要定期维护。这使得许多农村社区无法使用它们。
显然，我们需要一种简单、经济实惠且可持续的解决方案。如果这种解决方案的一部分就放在你的厨房抽屉里，即一卷铝箔，那该怎么办？
我是一名环境工程师。我和同事们开发了一种涂有层状双氢氧化物 (LDH) 的特殊材料的箔。这种材料就像磁铁一样，可以吸引和捕获微生物。
在实验室测试中，我们发现 LDH 箔非常有效，可在几个小时内从水样中去除超过 99% 的大肠杆菌，这是水污染的常见指标。我们发现，它的功效不仅仅限于大肠杆菌，还针对各种水传播病原体，包括细菌、病毒和寄生虫。这意味着 LDH 箔可提供针对各种疾病的全面保护。
我们的发明并非旨在成为一种独立的解决方案，当然还需要进一步测试，尤其是在现场。但是，我们相信它可以成为现有水处理实践的宝贵补充。它可以与煮沸或过滤等传统方法一起使用，提供额外的保护层并确保全面的水安全。
工作原理
这并非全新的想法；人们早已知道层状双氢氧化物可以捕获污染物。我们的创新是将其制成简单易用的箔片。
LDH 箔的神奇之处在于它能够吸附或捕获水中的有害病原体。想象一下海绵吸水的过程——这就是吸收，一种物质被另一种物质吸收。另一方面，吸附就像把磁铁粘在冰箱上；物质会附着在另一种材料的表面。
这一过程背后的科学原理令人着迷。LDH 表面带正电荷，而大多数微生物表面带负电荷。这会产生静电吸引力，将微生物吸引到 LDH 箔上，就像铁屑被磁铁吸引一样。其他化学和物理力有助于使病原体与 LDH 表面结合，确保有效将其从水中去除。
铁屑被磁铁吸住。
我们在实验室中测试了 LDH 箔，将细菌添加到清水中，然后将箔浸入水中，看看它能去除多少细菌。事实证明，这种箔的效果非常好——它可以在 3 到 24 小时内去除 99% 以上的细菌，具体取决于所用 LDH 箔的具体类型，因为不同配方的吸附率略有不同。
为非洲量身定制的优势
我们认为 LDH 箔非常适合在非洲国家使用，原因有多种。
首先，它简单且价格实惠。生产过程非常简单且成本低廉。我们估计，生产一年使用的 LDH 箔的成本约为每人 6.93 美元。这使得它即使在资源有限的偏远地区也适合当地生产。它不仅确保了可及性，还使社区能够掌握自己的水安全，促进自给自足并减少对外部援助的依赖。
其次，它易于使用。在技术专长和复杂说明可能成为采用障碍的情况下，这是一个关键优势。它的设计和操作简单，无论教育水平或背景如何，每个人都可以使用它。
它还可以重复使用，这在资源受限的环境中非常重要。使用后，可以通过将箔片重新浸入简单的碱性溶液（如碳酸钠溶液，俗称洗涤苏打或苏打灰，是一种随时可用且价格低廉的碱性盐）中多次再生。这促进了可持续性并减少了一次性水处理解决方案对环境的影响。
我们还考虑了文化敏感性和适应性。LDH 箔的设计和实施可以适应不同非洲社区的文化背景和特定需求。
一个实际的例子是使用海水作为生产中的碱性溶液，特别是对于容易获得这种资源的沿海社区来说。这主要是地理和可用资源的问题，但也与文化适应性有关。沿海社区通常与海洋及其资源有着密切的联系。同样，使用肥料作为镁源（镁是 LDH 箔生产的关键成分）将引起农业社区的共鸣，因为这些材料在这些社区很常见且很熟悉。
未来之路：合作之旅
尽管LDH箔具有巨大的前景，但其广泛应用仍需要共同努力。
需要进一步研究和开发以优化其性能，解决任何潜在的局限性，并确保其在多样化的非洲环境中的长期有效性。我们使用知识共享许可 ( CC BY 4.0 ) 以开放获取格式发布了我们的研究，以确保我们所有的数据都是公开的，并且其他人能够在特定环境中测试 LDH 箔，复制我们的研究结果，并在我们现有研究的基础上进行进一步的研究。
在各个社区进行实地试验对于收集用户反馈、评估其实用性以及确定任何文化或后勤考虑至关重要。此外，与当地组织、政府和非政府组织的合作对于生产、分销和正确使用教育至关重要。让所有人获得清洁水是一项共同的责任。我们相信 LDH 箔是这一努力中的有力工具。
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