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新型氧化石墨烯濾芯制備技術可凈水

2021-08-02 09:13:31 來源：cnBeta 閱讀量：11515

　　凈水過濾裝置的一大問題，就是隨著時間的推移，細菌會在材料的表面聚集，導致效果逐漸變差。不過圣路易斯華盛頓大學的研究人員，已經開發出了一種新型過濾膜。它借助石墨烯來主動殺死細菌，以減少生物污染。更有趣的是，它還靈活運用了細菌的力量。制造期間，研究人員先將一種含糖物質喂給酸醋桿菌(Gluconacetobacter hansenii)。然后，細菌會在水中生產納米纖維素。
 
　　在纖維增長的同時，團隊還加入了氧化石墨烯薄片，以增加濾膜的穩定性和耐用性。研究主要合著者之一的 Young-Shin Jun 稱：
 
　　“這就像是借助微生物的 3D 打印，我們可以在細菌的納米纖維素生長過程中，添加我們喜歡的任何東西。我們已在不同的 pH 條件下進行了觀察。”
 
　　與真空過濾或旋涂制備的濾膜相比，氧化石墨烯生物膜的性狀更加穩定。
 
　　“在利用完細菌之后，研究人員又通過堿溶液，處死了生產纖維素的醋酸桿菌。同時去除其中的氧基團，對氧化石墨烯進行‘還原’。”
 
　　處理后的石墨烯生物膜會對光產生反應，以殺死粘附在膜上的其它細菌。
 
　　“研究合著者 Srikanth Singamaneni 表示，如果你想借助微生物來凈水，膜中還原的氧化石墨烯可以吸收陽光，加熱濾膜并殺死細菌。”
 
　　為了測試這種濾膜的殺菌能力，研究人員將之暴露在大腸桿菌之下。
 
　　“結果發現，只需三分鐘的光照，就足以將膜加熱到 70°C(158°F)以上，輕松殺死病蟲微生物。而在高壓下，滅菌膜能夠以兩倍于普通膜的速度來濾水。”
 
　　作為對比，如果沒有還原氧化的石墨烯，制備的濾膜并不能有效殺死大腸桿菌。
 
　　“值得一提的是，新工藝的成本相對較低，有助于數百萬發展中國家的人們喝上清潔的飲用水。”
 
　　有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《 環境科學與技術》期刊上。原標題為：
 
　　“《Photothermally Active Reduced Graphene Oxide/Bacterial Nanocellulose Composites as Biofouling-Resistant Ultrafiltration Membranes》”
 

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