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濾水書濾出新世界

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黃煒盛｜第一科技技術股份有限公司

英國廣播公司(BBC)新聞網、美國時代雜誌(Time)、美國新聞周刊(Newsweek)陸續報導，美國維吉尼亞大學(University of Virginia)的一間研究機構，研發出一種書本，其中的書頁可以撕下來將一般水過濾成飲用水，目前第一批實地測試具有豐碩成果。

這種「濾水書」的紙張經過特殊處理，含有銀或銅奈米粒子，可以殺死水中的細菌；書頁以食用墨水列印兩種語言－英文及當地語言，印有濾水書的相關資訊，告訴讀者濾水書的使用方法。雖然銀離子濾菌已有歷史，但目前尚未有人將其附在紙張中用來純化成可飲用水。每頁紙可以從書上移除並塞進一個特製的過濾容器，以用來過濾純化；而每頁紙可以用來產生26加侖(約100公升)的飲用水，一本書可以純化相當於一個人四年份的飲用水量。

濾水書的使用方法。將未除菌水(一般水源)倒入濾水容器中，其中濾水容器中間有一頁濾水紙，透過濾水紙可以將有害細菌殺死，得到可飲用水。(圖片來源：黃煒盛)

該紙張是由漂白後的軟木牛皮紙漿製成，厚度0.5 mm，而基重(紙張磅數重量)為250 g/m2。在銅奈米粒子紙張(Cooper Nanoparticle, CuNP)或銀奈米粒子紙張(Silver Nanoparticle, AgNP)的製作方面，都是將未處理紙張浸置在鹼性離子溶液中1小時至2天。而鹼性離子溶液是將鹼性溶液與銅離子溶液混合，形成凝膠狀離子化合物；再將此化合物溶解到高濃度強鹼溶液中，以形成鹼性離子溶液。浸泡完的紙張再泡在去離子水(將水經過離子交換膜，以減少酸鹼性的水)中，以去除多餘的鹼。為減少所嵌入紙纖維的金屬離子，將紙張浸在85oC 10%含量的弱酸性水溶液10至30分鐘，取出後再浸置在去離子水溶液中一夜晾乾。

地表水具有較高的大腸桿菌(每100毫升500,000~1,000,000 CFU)，使用濾水紙後，在過濾大腸桿菌的部分，AgNP紙張及CuNP紙張皆相當於可以濾掉約99.9%的大腸桿菌數量。對大多淨水實驗而言，紙張所釋出的金屬量是極微小的，銀粒子是0.1 ppm，而銅粒子為 1.0 ppm，皆低於世界衛生組織飲用水限制。

美國維吉尼亞大學(University of Virginia)研究員丹科維奇(Theresa Dankovich)博士是這項技術的重要推手，她陸續在非洲及孟加拉等地區進行非營利推廣。目前，全球約有6億6,300萬人缺乏乾淨的飲用水，每年在世界各地因飲用細菌污染的水而導致數百萬人死亡，其中主要是兒童。
部分地區不容易取得乾淨的水資源

此外，也在南非、海地、迦納和孟加拉等25個水源地進行測試，即使有嚴重污染的水源，透過AgNP和CuNP，就可以達到99.9％的純度，使細菌水平媲美美國的飲用水。根據實驗結果，每張書頁可以過濾高達100公升的水；換算下來，一本「濾水書」可以讓一個人使用4年左右。

這項研究結果已發表於美國化學學會(American Chemical Society)於波士頓舉行的第250屆全國會議上。2015年6月，丹科維奇和一個國際非營利組織Bangladesh合作，進行田野試驗，討論AgNP的家用商業化。在孟加拉國南部的幾個區，研究人員使用了以客戶為中心的調查，以獲取豐富內容來設計在使用文化上容易被接受的濾水容器，透過現場測試，濾水書使得大腸菌群計數呈顯著減少。

丹科維奇目前結合了她的化學知識、美國辛辛那提大學(University of Cincinnati)工業設計師，以及美國卡內基梅隆大學(University of Carnegie Mellon)環境工程師。「我們有一大堆設計，而我們正試圖減少數量，使它簡單化，」她說「在世界上，5加侖桶有多種需求，所以我們進行各種容器的設計與實作。隨著這些應用產品，我們目前的重點在於擴大規模，從實驗室產品做成商業化成品。我們必須從“酷化學” (Cool Chemistry) 到每個人都可以理解和使用。」（撰稿團隊另製有小動畫呈現於延伸閱讀中，歡迎點閱連結！）（本文由科技部補助｢新媒體科普傳播：遇見無所不在的生活科學｣執行團隊撰稿）

責任編輯：張尹貞
審校：張惠博
部分地區不容易取得乾淨的水資源

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