石墨烯海水淡化技術(shù)取得新突破

美國賓夕法尼亞州立大學(xué)原子中心主任與日本信州大學(xué)的研究人員合作，開(kāi)發(fā)出一種基于石墨烯的脫鹽膜，比目前的各種過(guò)濾膜更堅固耐用、效率更高。這一技術(shù)未來(lái)可用于海水淡化、蛋白質(zhì)分離、廢水處理，以及制藥和食品工業(yè)等。

“我們的夢(mèng)想是研制一種智能膜，具有高通量、高效率、長(cháng)壽命、自修復等特點(diǎn)，可為缺水地區消除水體中的生物污染和無(wú)機污染、獲取清潔水提供解決方案”，賓夕法尼亞州立大學(xué)物理化學(xué)與材料科學(xué)工程教授毛里西奧·特羅內斯（Mauricio Terrones）介紹說(shuō)，“這項研究工作正朝著(zhù)這個(gè)方向前進(jìn)”。

本研究開(kāi)發(fā)的雜化膜采用簡(jiǎn)單的噴涂技術(shù)將溶液中的氧化石墨烯和少量層狀石墨烯包覆在聚乙烯醇改性聚砜的骨架支撐膜上。支撐膜增強了雜化膜的牢固性，使其能夠承受強烈的橫流、高壓和氯接觸。盡管目前該技術(shù)還處于開(kāi)發(fā)的早期階段，膜樣品已可過(guò)濾掉85%的鹽，制取的水雖還不能直接飲用，但已可用于農業(yè)灌溉。研制的膜還能夠過(guò)濾掉96%的染料分子，因此可以用于紡織工業(yè)的廢水處理，防止廢水直接排放到河流中污染環(huán)境。

氯通常用于降解廢水中的生物活性成分，但它也會(huì )使目前的各種聚合物膜的性能迅速降低。而這種基于石墨烯的新型膜具有很強的抗氯能力。

眾所周知，石墨烯具有很高的機械強度，多孔石墨烯具有很強的過(guò)濾能力，幾乎可以100%過(guò)濾掉水中的鹽分，是一種潛在的理想的脫鹽膜材料。然而，將石墨烯擴展到工業(yè)量方面還有許多挑戰，包括控制缺陷和處理二維材料需要復雜轉移技術(shù)等。研究團隊正在試圖克服可伸縮性問(wèn)題，并在生產(chǎn)規模上提供廉價(jià)、高質(zhì)量的膜。

這項成果發(fā)表在8月28日出版的《自然·納米技術(shù)》雜志上。論文第一作者亞倫·莫雷洛斯·戈麥斯（Aaron Morelos Gomez）說(shuō)：“我們研制的過(guò)濾膜克服了氧化石墨烯的水溶性問(wèn)題，用聚乙烯醇作為粘合劑，使它能抵抗強烈的水流和高壓沖擊。通過(guò)將氧化石墨烯與石墨烯混合，我們還可以顯著(zhù)提高其耐腐蝕性化學(xué)制劑（如氯）的腐蝕。”