石墨烯海水淡化技術取得新突破

美國賓夕法尼亞州立大學原子中心主任與日本信州大學的研究人員合作，開發出一種基於石墨烯的脫鹽膜，比目前的各種過濾膜更堅固耐用、效率更高。這一技術未來可用於海水淡化、蛋白質分離、廢水處理，以及製藥和食品工業等。

「我們的夢想是研製一種智能膜，具有高通量、高效率、長壽命、自修復等特點，可為缺水地區消除水體中的生物污染和無機污染、獲取清潔水提供解決方案」，賓夕法尼亞州立大學物理化學與材料科學工程教授毛里西奧·特羅內斯（Mauricio Terrones）介紹說，「這項研究工作正朝著這個方向前進」。

本研究開發的雜化膜採用簡單的噴塗技術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碸的骨架支撐膜上。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。儘管目前該技術還處於開發的早期階段，膜樣品已可過濾掉85%的鹽，製取的水雖還不能直接飲用，但已可用於農業灌溉。研製的膜還能夠過濾掉96%的染料分子，因此可以用於紡織工業的廢水處理，防止廢水直接排放到河流中污染環境。

氯通常用於降解廢水中的生物活性成分，但它也會使目前的各種聚合物膜的性能迅速降低。而這種基於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濾能力，幾乎可以100%過濾掉水中的鹽分，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量方面還有許多挑戰，包括控制缺陷和處理二維材料需要複雜轉移技術等。研究團隊正在試圖克服可伸縮性問題，並在生產規模上提供廉價、高質量的膜。

這項成果發表在8月28日出版的《Nature Nanotechnology》雜誌上。論文第一作者亞倫·莫雷洛斯·戈麥斯（Aaron Morelos Gomez）說：「我們研製的過濾膜克服了氧化石墨烯的水溶性問題，用聚乙烯醇作為粘合劑，使它能抵抗強烈的水流和高壓衝擊。通過將氧化石墨烯與石墨烯混合，我們還可以顯著提高其耐腐蝕性化學製劑（如氯）的腐蝕。」

原文：Effective NaCl and dye rejection of hybrid graphene oxide/graphene layered membranes

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錢學森空間技術實驗室：http://www.qxslab.cn/）