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新型抗菌渗透膜有望用于海水淡化

发布时间:2019-07-04

  膜脱盐技术在应对水资源短缺的全球挑战方面具有重要意义。反渗透(RO)是最节能的海水淡化工艺,已经成为海水淡化市场的领先技术。反渗透海水淡化技术的广泛应用也促进了其他基于补充膜的海水淡化技术的发展,如正向渗透(FO),可以进一步扩大海水淡化领域。目前,薄膜复合材料(在多孔载体顶部包含聚酰胺选择性层的TFC膜是RO和FO应用的金标准,因为它们具有优异的脱盐性能(即,高水渗透性和水盐选择性)。

  尽管TFC膜在脱盐中具有优点,但生物淤积仍然是这种膜的现实应用中的致命弱点。生物污损对膜是有害的,因为它严重降低了水通量和选择性,并缩短了膜的寿命。TFC膜固有的表面性质,包括疏水性,粗糙性和天然羧基,使得这种类型的膜本质上易于生物污染。另外,高度交联的聚酰胺选择性层易受氧化剂的侵蚀,因此排除使用消毒剂如氯或臭氧作为膜清洁剂以防止生物膜的生长。因此,科学家已经投入大量努力来开发脱盐膜的抗污染策略,包括使用释放杀生物剂的纳米材料(例如银或聚合物颗粒)或表面化学官能化(例如,季铵或两性离子聚合物刷)。

  近日,南京科学大学和耶鲁大学的学者合作利用新兴的二维纳米材料氧化石墨烯制造了一种具有强抗菌性的脱盐膜。

  在这项研究中,研究人员将氧化石墨烯纳米片分散在聚合物溶液中以形成均匀混合物,其在磁场中经过缓慢的溶剂蒸发形成了具有垂直排列的氧化石墨烯纳米片的薄纳米复合膜。所制造的膜的表面有大量氧化石墨烯纳米片边缘。当与细菌接触时,具有垂直排列氧化石墨烯纳米片的膜表现出很强的抗微生物活性。值得注意的是,氧化石墨烯的添加和排列没有损害膜水渗透性和水盐选择性。研究人认为,这种膜有可能延缓脱盐过程中生物污损的发生,有重在现实意义。DOI:10.1021/acs.estlett.8b00364


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