新型氧化石墨烯滤芯制备技术可高效净水

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     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。


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