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基於石墨烯的“生物濾紙”可輕鬆實現低成本汙鹽水淨化

華盛頓大學聖路易斯分校的工程師們,已經開發出了一種基於石墨烯的“泡沫濾紙”,可以鋪設在汙水或鹽壩池塘,利用太陽的能量將水淨化至可飲用的程度。這項技術足夠簡單實惠,非常適合於被大麵積水懸浮顆粒物汙染場地。這種生物薄膜采用了雙層結構設計(由細菌產生的納米纖維層),其中底層為原始纖維素、頂層則含有可吸收陽光和產生熱量氧化石墨烯。

其原理有點像海綿,可以將底部汙水抽上來,然後在上層蒸發——留下來的就是各種懸浮顆粒或鹽分、頂部出來的則是凝結的淡水。WUSTL機械工程材料副教授Srikanth Singamaneni表示:“這一流程相當簡單,最棒部分則是由細菌產生的納米纖維素網絡。其能夠很好地將水‘抽’到頂部表麵蒸發,同時減少了向下的熱量,一次搞定整個過程”。

盡管使用石墨烯來淨水已經很是新奇,但研究人員表示‘製造雙層生物泡沫’的工藝才是實驗中最創新的部分。值得一提的是,牡蠣也是用同樣的方法來製造珍珠的。小內核材料不斷被液體塗料層疊覆蓋並最終變硬,細菌使用了新材料來生產納米纖維素,纖維遍布在了顆粒化的氧化石墨烯片上。

WUSTL研究生Qisheng Jiang表示:“我們在培養細菌纖維素時,在媒介中層加入了氧化石墨烯片,之後它會被嵌入細菌生產的纖維素中。在某個階段,我們會抽出氧化石墨烯,並為之引入新的媒介,這樣就產生了下一層泡沫,其交接麵的機械性能非常強大”。

研究人員還表示,該材料非常輕、製造成本也特別低,可輕鬆實現大批量生產。與其它簡易係統不同,新型石墨烯生物泡沫材料可以直接鋪在水體上,而無需水泵和管道。Singamaneni稱:“纖維素可以大規模地生產,氧化石墨烯也非常便宜。人們能夠成噸地生產,且兩種材料都是高度可伸縮的。想象一下有人做出了巨大的生物泡沫‘床單’會是個什麼樣子”。

此外,生產設備還可以包含其它納米結構材料(比如滅菌層和能夠更加徹底的淨水層),為生產安全的飲用水貢獻更大的力量。這項研究已經發表在近日出版的《先進材料》(Advanced Materials)期刊上。

來源:cnBeta(本文係轉載,並不代表本網站觀點,如涉及版權等問題,請聯係我們以便處理)

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