石墨烯海水淡化技术取得新突破

美国宾夕法尼亚州立大学原子中心主任与日本信州大学的研究人员合作，开发出一种基于石墨烯的脱盐膜，比目前的各种过滤膜更坚固耐用、效率更高。这一技术未来可用于海水淡化、蛋白质分离、废水处理，以及制药和食品工业等。

“我们的梦想是研制一种智能膜，具有高通量、高效率、长寿命、自修复等特点，可为缺水地区消除水体中的生物污染和无机污染、获取清洁水提供解决方案”，宾夕法尼亚州立大学物理化学与材料科学工程教授毛里西奥·特罗内斯（Mauricio Terrones）介绍说，“这项研究工作正朝着这个方向前进”。

本研究开发的杂化膜采用简单的喷涂技术将溶液中的氧化石墨烯和少量层状石墨烯包覆在聚乙烯醇改性聚砜的骨架支撑膜上。支撑膜增强了杂化膜的牢固性，使其能够承受强烈的横流、高压和氯接触。尽管目前该技术还处于开发的早期阶段，膜样品已可过滤掉85%的盐，制取的水虽还不能直接饮用，但已可用于农业灌溉。研制的膜还能够过滤掉96%的染料分子，因此可以用于纺织工业的废水处理，防止废水直接排放到河流中污染环境。

氯通常用于降解废水中的生物活性成分，但它也会使目前的各种聚合物膜的性能迅速降低。而这种基于石墨烯的新型膜具有很强的抗氯能力。

众所周知，石墨烯具有很高的机械强度，多孔石墨烯具有很强的过滤能力，几乎可以100%过滤掉水中的盐分，是一种潜在的理想的脱盐膜材料。然而，将石墨烯扩展到工业量方面还有许多挑战，包括控制缺陷和处理二维材料需要复杂转移技术等。研究团队正在试图克服可伸缩性问题，并在生产规模上提供廉价、高质量的膜。

这项成果发表在8月28日出版的《自然·纳米技术》杂志上。论文第一作者亚伦·莫雷洛斯·戈麦斯（Aaron Morelos Gomez）说：“我们研制的过滤膜克服了氧化石墨烯的水溶性问题，用聚乙烯醇作为粘合剂，使它能抵抗强烈的水流和高压冲击。通过将氧化石墨烯与石墨烯混合，我们还可以显著提高其耐腐蚀性化学制剂（如氯）的腐蚀。”