网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

美高中生发明无膜磁性过滤装置 可去除九成以上饮用水微塑料

0
分享至

美国弗吉尼亚州一名高中生近日研发出一种无需传统滤膜的家用水过滤原型装置,能够从饮用水中去除超过九成的微塑料颗粒,并可循环利用自身所用的磁性过滤介质,因成本低、维护需求小而受到关注。

现年18岁的米娅·海勒(Mia Heller)就读于弗吉尼亚州凯特尔伦高中,同时在山景州长学校(Mountain Vista Governor's School)参加半天制的数理与科技课程。 她的科研灵感源自家乡弗吉尼亚州沃林顿的一则地方新闻:检测发现当地饮用水中含有较高水平的全氟和多氟烷基物质(PFAS)以及微塑料,但官方明确表示不会提供公共资金用于加装过滤系统,居民需要自行承担净水设备的费用。 海勒的父母随后安装了高级过滤系统,却需要频繁更换滤膜,这一经历促使她思考如何降低水处理的成本与维护门槛。

海勒表示,频繁更换滤膜的过程让她萌生了设计“无膜”过滤器的想法,希望在有效净化的同时减少耗材和维护负担。 她在2024年春天提出初步构想,并于同年夏天开始在自家车库和厨房投入密集实验。 到2025年1月,她完成了最初的概念验证装置——外观看上去不过是一个容器,但内部结构已经具备原型雏形。



该装置的核心是一种她称之为“旋转放大小瓶”的结构,利用铁磁流体这一可重复使用的磁性油,与水流中的微塑料颗粒选择性结合。 当水流通过时,铁磁流体会吸附微塑料,实现分离。 早期版本需要两步完成微塑料去除,但铁磁流体无法自动回收,仍然需要人工维护和补充。 为降低维护量,她将工程重点转向构建一个可以“自清洁”、可循环使用磁性材料的闭环系统。

在随后的反复调试中,海勒需要在结构布局上解决两个关键问题:一是铁磁流体比水更黏稠,如何让其顺利进入上方的水室而不堵塞水流;二是如何让磁力分离与铁磁流体回收在同一套系统内协同进行,而不是相互掣肘。 经过大约五轮设计迭代,她最终确定了由三个模块组成的配置。

目前的原型包括三个单元:一是容积约为一升的原水模块,用于装载含微塑料的待处理水;二是存储磁性油基铁磁流体的模块;三是体积更小的分离模块,是整套装置中物理过程最集中的部分。 在这一模块内,磁场将附着微塑料的铁磁流体从水中拉出,并实现铁磁流体的回收与再利用,从而构成一个闭环的磁分离过程。 在使用形态上,这套装置更接近家用净水壶,只是将传统的固体滤膜替换为铁磁流体分离阶段。

为了验证性能,海勒自制了一套浊度传感器,用于测量水体中悬浮颗粒的浓度,并以此量化铁磁流体和微塑料的含量,计算微塑料的去除率。 测试结果显示,该原型装置可去除饮用水中95.52%的微塑料,并回收87.15%的铁磁流体。 作为对照,传统饮用水处理厂对微塑料的去除效率通常约为70%至90%。 海勒认为,这一成果证明,有可能在不使用固体滤膜的前提下,构建出一种成本可控、废弃物较少的过滤系统。

这项发明已经在青少年科技竞赛中获得认可。 海勒凭借该项目入围被视为全球规模最大的高中生科学竞赛——2025年里杰内隆国际科学与工程大奖赛(Regeneron ISEF)决赛,并因其低成本、高效率的过滤设计,获得美国专利与商标协会颁发的500美元特别奖。

在科研界,对她的尝试也给予了积极评价。美国新墨西哥大学毒理学家马修·J·坎彭(Matthew J. Campen)长期研究复杂吸入性污染物混合物及其对呼吸、心血管系统的影响,他认为这套系统是个“非常好的主意”,并指出她正在做“必须要做的事情”。 同时,他也提醒,目前仍存在一些技术与环境层面的开放问题。

坎彭指出,关键在于确保微塑料被滤出后能够以一种安全的方式被收集并最终处置或销毁,而不会在处理过程中留下新的污染物残留。 换言之,任何可行的解决方案都必须避免“去掉一种污染,又制造出另一种污染”的局面。 此外,技术部署的规模和层级仍需讨论:这类系统究竟更适合部署在家庭端、楼宇和社区管道中,还是应被整合进上游的市政净水厂流程?

这项研究正处在社会对微塑料问题日益关注的背景之下。 美国环保署将微塑料定义为尺寸在1纳米至5毫米之间的颗粒,目前这些碎片已普遍存在于生态系统和生物体内。 研究指出,自1990年以来,生物体摄入的微塑料量增加了约六倍。 由坎彭参与的新墨西哥大学一项2025年研究发现,短短不到十年间,人类脑组织中的微塑料浓度大约上升了50%。 虽然这类暴露的健康影响仍在持续研究中,但多项最新研究已将微塑料摄入与癌症、呼吸和心血管疾病、激素紊乱、阿尔茨海默病等多种非传染性疾病关联起来。

尽管存在上述尚待解决的问题,从工程与公共卫生视角看,专家普遍将海勒的磁分离系统视为值得鼓励的方向。 在她看来,当前最明确的应用场景仍然是在家庭端,通过相对低成本、易维护的设备,为普通居民提供更高等级的饮用水防护。 在考虑商业化之前,她希望先由独立实验室对自己获得的性能数据进行第三方验证。 海勒表示,自己“非常希望最终能将它推向市场”,并认为这是一个“非常有趣且值得尝试”的目标。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
英伟达宣布黄仁勋随特朗普访华,最后一刻如何加入?

英伟达宣布黄仁勋随特朗普访华,最后一刻如何加入?

红星新闻
2026-05-13 11:47:14
网友怀疑自助餐加了饱腹剂 记者调查揭开真相

网友怀疑自助餐加了饱腹剂 记者调查揭开真相

大唐
2026-05-13 18:58:18
玛格特·罗比机场穿搭曝光,这条43美元牛仔裤火了

玛格特·罗比机场穿搭曝光,这条43美元牛仔裤火了

追星雷达站
2026-05-13 06:04:31
杜锋下课?广东男篮做法有深意,远超外界猜测,徐杰或成交易筹码

杜锋下课?广东男篮做法有深意,远超外界猜测,徐杰或成交易筹码

萌兰聊个球
2026-05-13 16:32:05
官宣!6月1日起车管所“下岗”?3.3亿车主迎来特大喜讯

官宣!6月1日起车管所“下岗”?3.3亿车主迎来特大喜讯

生活魔术专家
2026-05-13 18:49:27
欧美为什么希望我们也不要加班?

欧美为什么希望我们也不要加班?

罗sir财话
2026-05-11 17:35:24
套路地方国资?追觅俞浩回怼资金链质疑:先还花呗再评价我们

套路地方国资?追觅俞浩回怼资金链质疑:先还花呗再评价我们

南方都市报
2026-05-13 11:54:10
释永信“开光”真相大白,过程不堪入目,易中天也被牵连

释永信“开光”真相大白,过程不堪入目,易中天也被牵连

往史过眼云烟
2026-03-24 17:05:24
兵败如山倒!国产新能源或已经证明:中国压根不需要二线豪华品牌

兵败如山倒!国产新能源或已经证明:中国压根不需要二线豪华品牌

蜉蝣说
2026-05-12 11:08:06
新婚之夜,新娘出上联:洞中水汪汪;新郎对出的下联太有意境了!

新婚之夜,新娘出上联:洞中水汪汪;新郎对出的下联太有意境了!

户外阿崭
2026-05-13 17:10:31
央视拒付天价转播费仅1天!炸出一堆牛鬼蛇神,中国球迷有话要说

央视拒付天价转播费仅1天!炸出一堆牛鬼蛇神,中国球迷有话要说

青梅侃史啊
2026-05-09 11:48:33
C罗放弃戴帽成全兄弟!本泽马曝C罗让点内幕,揭秘总裁更衣室地位

C罗放弃戴帽成全兄弟!本泽马曝C罗让点内幕,揭秘总裁更衣室地位

仰卧撑FTUer
2026-05-14 08:28:47
45岁阿娇现身活动,胯粗屁股大身高是硬伤,五官精致立体像18岁

45岁阿娇现身活动,胯粗屁股大身高是硬伤,五官精致立体像18岁

往史过眼云烟
2026-05-11 19:27:04
片仔癀依旧困在“片仔癀”

片仔癀依旧困在“片仔癀”

中国基金报
2026-05-13 23:18:24
王励勤出手了!国乒3大新星获重用,世界第1组合落选,双打大变脸

王励勤出手了!国乒3大新星获重用,世界第1组合落选,双打大变脸

阿晞体育
2026-05-13 21:24:15
上海警方通告:5月13日至5月19日,部分路段交通临时管制

上海警方通告:5月13日至5月19日,部分路段交通临时管制

上观新闻
2026-05-13 19:31:05
终于说实话了!湖人被横扫后,东契奇亲口确认:从未达到复出标准

终于说实话了!湖人被横扫后,东契奇亲口确认:从未达到复出标准

夜白侃球
2026-05-13 10:32:32
戾气为何这么重?因为问题无人去解决

戾气为何这么重?因为问题无人去解决

柴差说
2026-05-12 19:11:42
大牌摆烂外援不服管教!京沪战拿什么打白边?名记怒批,京迷不满

大牌摆烂外援不服管教!京沪战拿什么打白边?名记怒批,京迷不满

后仰大风车
2026-05-13 09:50:14
夜景中的美女,身材真好

夜景中的美女,身材真好

蓝色海洋009
2026-05-13 17:06:46
2026-05-14 09:19:00
cnBeta.COM incentive-icons
cnBeta.COM
提供IT行业即时资讯
67977文章数 70192关注度
往期回顾 全部

科技要闻

马斯克:只有我和黄仁勋坐上了"空军一号"

头条要闻

专机落地特朗普又舞起熟悉手势 乘专车前往酒店

头条要闻

专机落地特朗普又舞起熟悉手势 乘专车前往酒店

体育要闻

14年半,74万,何冰娇没选那条更安稳的路

娱乐要闻

白鹿掉20万粉,网友为李晨鸣不平

财经要闻

片仔癀依旧困在“片仔癀”

汽车要闻

C级纯电轿跑 吉利银河"TT"申报图来了

态度原创

本地
教育
手机
家居
艺术

本地新闻

用苏绣的方式,打开江西婺源

教育要闻

今年中考改革力度大,多省份普高扩招,科目缩减,河南有哪些变化

手机要闻

都是Ultra,下一代不一定更新,小米、vivo、OPPO

家居要闻

内在自叙,无域有方

艺术要闻

这才是真正的“史上最强毕业证”,书法堪比字帖!

无障碍浏览 进入关怀版