本項研究成果相關示意圖(圖片來自論文)。施普林格·自然 供圖

  這項推進日常生活綠色環保與可持續發展的重要應用研究成果,由東南大學程崇領副研究員和吉林大學汪大洋教授領銜團隊合作完成,相關論文近日在施普林格·自然旗下專業學術期刊《通訊-化學》在線發表。

  單次洗滌可節能降耗80%以上

  研究團隊介紹,眾所周知,現在的洗衣方式不僅消耗大量水和能源,還需依賴洗滌劑去除污漬。這些洗滌劑往往會加劇衣物中微塑料的釋放,且會污染水體。迄今為止,大多數旨在提升洗衣可持續性的努力都集中在減少水和能耗上。

  他們研發的新型噴涂式織物涂層,可使多類常見污漬難以附著于織物表面,從而使衣物在多數情況下無需依賴傳統洗滌劑,僅通過清水漂洗即可實現有效清潔。

  與傳統依賴洗滌劑主洗、再經多次漂洗去除殘留的模式相比,這項新方法通過賦予織物低附著、高水化表面,使多數常見污漬無需洗滌劑即可去除,從源頭減少了含洗滌劑洗滌污水的大量產生,尤其在高頻洗衣場景下,其節水減排意義更加突出。

  研究團隊指出,噴涂式織物涂層在經受日光照射、反復穿著及超過100次洗滌循環后仍保持完好,與傳統方法相比,該涂層能減少合成纖維釋放的微塑料。基于典型洗衣機(1次洗滌加4次漂洗)的洗滌循環,他們估算該涂層可將單次洗滌的水、電及時間消耗減少80%以上。

  形成五層薄雙層膜去污能力強

  在本項研究中,研究團隊將聚二烯丙基二甲基氯化銨、聚乙烯磺酸這兩種化學物質交替噴灑在衣物上,形成五層薄雙層膜(由緊密排列的分子構成的雙層結構)。

左圖:對比涂層后水洗的織物與僅用水洗或用洗滌劑清洗的未涂層織物的去污效果;右圖:展示涂層如何輕松施加,從而制成易清潔的服裝(圖片來自程崇領和汪大洋)。施普林格·自然 供圖

  這些雙層結構形成了一種表面磺酸基密度極高的涂層,能夠吸附并鎖住一層水分子。這使得常見污漬難以附著在織物表面,僅需在標準洗滌程序下進行一次清水漂洗即可實現有效去污。

  研究團隊進一步將噴涂式織物涂層配合清水漂洗的去污能力,與使用洗滌劑的常規洗滌循環進行了對比測試;在棉、聚酯纖維和絲綢等多種面料上,對油溶性污漬、水溶性污漬以及血液等代表性污染物進行測試。結果表明,在所測試的多類常見污漬條件下,該涂層配合清水漂洗的清潔效果均可達到與傳統洗滌劑洗滌相當,部分情況下甚至更優。

  在抗菌和抗真菌性能方面,噴涂式織物涂層表現也優于傳統方法。針對小鼠細胞的測試表明,該涂層接觸皮膚可能安全;利用紅豆進行的實驗則表明,其未對植物生長產生明顯影響。

  應用經濟性仍有較大提升空間

  研究團隊指出,目前,噴涂式織物涂層仍處于概念驗證與優化階段,初始材料成本高于傳統單次洗滌所消耗的洗滌劑成本。不過,測算顯示,隨著洗滌循環次數增加,涂層的前期投入有望在約15次至50次洗滌后被抵消。未來若進一步優化配方、擴大制備規模并采用更低成本原料,其應用經濟性仍有較大提升空間。

上圖:在白色棉質T恤上進行的“真實場景”去污測試;下圖:在一條長褲上進行的“真實場景”防霉性能測試(圖片來自程崇領和汪大洋)。施普林格·自然 供圖

  特別是在嚴重缺水地區,如果洗衣過程本身不再引入洗滌劑,那么產生的廢水將更容易被直接回用于農業生產等場景,從而在保障個人基本衛生需求的同時,把更多水資源用于更緊缺、更有意義的地方,實現生活用水與生產用水的雙贏。

  “我們(這項研究)并不是想表達‘洗滌劑不好’,而是希望從資源與環境保護的角度,提供一種新的思路,看是否能夠在保證清潔效果的前提下,減少傳統洗衣過程中水資源消耗和廢水排放。”研究團隊強調說。(完)

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