新型氧化石墨烯滤芯制备技术可净水

2021-08-02 09:13:31 来源：cnBeta 阅读量：11486

　　净水过滤装置的一大问题，就是随着时间的推移，细菌会在材料的表面聚集，导致效果逐渐变差。不过圣路易斯华盛顿大学的研究人员，已经开发出了一种新型过滤膜。它借助石墨烯来主动杀死细菌，以减少生物污染。更有趣的是，它还灵活运用了细菌的力量。制造期间，研究人员先将一种含糖物质喂给酸醋杆菌(Gluconacetobacter hansenii)。然后，细菌会在水中生产纳米纤维素。

　　在纤维增长的同时，团队还加入了氧化石墨烯薄片，以增加滤膜的稳定性和耐用性。研究主要合著者之一的 Young-Shin Jun 称：

　　“这就像是借助微生物的 3D 打印，我们可以在细菌的纳米纤维素生长过程中，添加我们喜欢的任何东西。我们已在不同的 pH 条件下进行了观察。”

　　与真空过滤或旋涂制备的滤膜相比，氧化石墨烯生物膜的性状更加稳定。

　　“在利用完细菌之后，研究人员又通过碱溶液，处死了生产纤维素的醋酸杆菌。同时去除其中的氧基团，对氧化石墨烯进行‘还原’。”

　　处理后的石墨烯生物膜会对光产生反应，以杀死粘附在膜上的其它细菌。

　　“研究合著者 Srikanth Singamaneni 表示，如果你想借助微生物来净水，膜中还原的氧化石墨烯可以吸收阳光，加热滤膜并杀死细菌。”

　　为了测试这种滤膜的杀菌能力，研究人员将之暴露在大肠杆菌之下。

　　“结果发现，只需三分钟的光照，就足以将膜加热到 70°C(158°F)以上，轻松杀死病虫微生物。而在高压下，灭菌膜能够以两倍于普通膜的速度来滤水。”

　　作为对比，如果没有还原氧化的石墨烯，制备的滤膜并不能有效杀死大肠杆菌。

　　“值得一提的是，新工艺的成本相对较低，有助于数百万发展中国家的人们喝上清洁的饮用水。”

　　有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《环境科学与技术》期刊上。原标题为：

　　“《Photothermally Active Reduced Graphene Oxide/Bacterial Nanocellulose Composites as Biofouling-Resistant Ultrafiltration Membranes》”

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