新知丨昆虫用它放屁,我却用它来洗衣服

作者: 黄嘉臣

来源: 中国科学院北京分院

发布日期: 2020-11-15 08:00:00

本文介绍了屁步甲利用过氧化氢和过氧化氢酶进行自卫的机制,并探讨了过氧化氢在人类生活中的多种应用,包括作为推进剂、消毒剂和清洗剂等。

在怀柔读书的时光,是小编求学生涯最美好的经历之一。在雁栖湖我遇见了美丽的校园和澄澈的星空,还有宿舍里的不速之客——麻皮蝽(臭虫)。麻皮蝽这种昆虫具有臭腺,能够分泌壬烯醛和癸烯醛等物质,会在受到威胁的时候喷射自保。这难以言喻、持久不散的味道,给小编留下了难忘的记忆……不过麻皮蝽和下面这位比起来,那真的小巫见大巫了。急性毒性,高温灼烧,生物催化,靶向攻击……这些御敌机制都是屁步甲的看家本领。

屁步甲是步甲科屁步甲属的一类昆虫,为了抵御蚂蚁等生物的攻击,它们会喷射高温毒液御敌。而它们的看家本领都有赖于体内的过氧化氢和过氧化氢酶。屁布甲的武器库,屁步甲的腺体可以分泌过氧化氢和对苯二酚,并储存在储存室中。过氧化氢和对苯二酚进入反应室,会与其中的过氧化氢酶反应,其中过氧化氢在过氧化氢酶的作用下,会产生大量氧气。一方面氧化对苯二酚为具有毒性和刺激性的苯醌,另一方面也充当助推剂,将液体喷出体外。

屁布甲攻击范围360°无死角,由于反应过程放出大量热,液体能被加热至100°C左右,算得上是物理攻击和法术攻击都点满的技能了。屁布甲体内的过氧化氢是一种无毒无污染的绿色氧化剂,其分解产物是水和氧气。因此不只是昆虫,人类也利用过氧化氢作为飞行器的助推剂。

早在二战时期,德国就采用“T-Stoff”(80%过氧化氢和20%磷酸盐水溶液)作为推进剂运用在鱼雷等军事领域,其中V-2火箭的推力比之前其他的火箭发动机高出10倍。V-2火箭发动机,过氧化氢也能用于化学合成。当降低过氧化氢浓度至3%左右,就是常用的医用消毒剂。同时过氧化氢作为氧化剂,也可以去除顽固污染物和微生物,用于硅片,分离膜清洗以及脱色和衣物漂白等过程。

过氧化氢清洗分离膜组件,目前双氧水主要依赖蒽醌法或利用氢气氧气直接合成,但是制备过程复杂,能耗高,同时双氧水不稳定,在储存运输过程具有安全隐患。蒽醌法产过氧化氢流程,通过电化学合成或光催化有望原位产生过氧化氢。

其中电化学合成可以分别氧化还原氢气和氧气并产生过氧化氢,而在光催化过程中,光催化剂价带中的一个电子通过吸收光子被激发到导带,使得价带保留了一个正电荷,形成电子空穴对,并进一步通过氧化还原反应产生过氧化氢。或许在不久的将来,过氧化氢可以实现绿色清洁的工业化生产。电催化,光催化产过氧化氢机理,能清洗,能上天,还能放得一手“好屁”,这样的过氧化氢,你爱了吗?

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