石墨烯納米網(wǎng)膜助力提升水污染治理水平
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】含油廢水是工業(yè)生產(chǎn)過程中排出的含油類物質(zhì)的廢水，所含的油類物質(zhì)包括天然石油、石油產(chǎn)品、焦油及其分餾物，以及食用動植物油和脂肪類。而對于水體的污染來說，主要是石油和焦油。含油廢水排入水體后將在水體表面產(chǎn)生油膜，阻礙大氣復(fù)氧，斷絕水體氧的來源，在灘涂還會影響?zhàn)B殖和灘涂開發(fā)利用。
隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快和全球人口的持續(xù)增長，淡水資源嚴(yán)重短缺已日趨嚴(yán)重。含油廢水已成為日常生活和食品、皮革、紡織、煉鋼、石化等眾多行業(yè)的主要環(huán)境問題。有資料表明，向水體排放1t油品，即可形成5x106㎡油膜；水中存在乳化油和溶解油時，由于好氧微生物作用，分解過程中會消耗水中溶解氧，使水體處于缺氧狀態(tài)，影響魚類和水生生物生存。
膜技術(shù)具有很多優(yōu)勢，包括高選擇性分離、低能耗、簡單的設(shè)備和低空間需求以及連續(xù)和自動操作，特別是對于乳化油/水混合物的分離。海南大學(xué)劉亞楠教授與英國倫敦大學(xué)教授馬克·奧利維爾·科彭斯教授受細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)(包括具有用于選擇性傳輸?shù)挠H水門和用于與水低摩擦的疏水通道的水通道蛋白)的啟發(fā)，通過真空輔助自組裝工藝制備造了一種石墨烯納米網(wǎng)(GNM)膜。
他們在石墨烯納米網(wǎng)膜上，合成納米孔以減少傳質(zhì)通道的長度，結(jié)合石墨烯納米片和水分子之間的低摩擦，實現(xiàn)了高滲透性。親水的殼聚糖用于修飾GNM以構(gòu)建水合層，從而抑制污染物接觸膜表面。因此，該石墨烯納米網(wǎng)膜的滲透通量幾乎達(dá)到4000Lm-2 h-1 bar-1，約為GO膜滲透通量的260倍。
該網(wǎng)膜在水下具有高親水性、超疏油性和低油粘附性，在用于分離各種表面活性劑穩(wěn)定的水包油乳液時，表現(xiàn)出了優(yōu)異的防污性能。不僅如此，該膜在分離多種表面活性劑穩(wěn)定的水包油乳液方面表現(xiàn)出優(yōu)異的防污性能，多種乳液的水通量恢復(fù)率均超過96.7%，循環(huán)3次后仍保持在95.2%以上。
編輯點評：隨著我國工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展和新的污染物質(zhì)的出現(xiàn)，很多工業(yè)生產(chǎn)所帶來的含油廢水的問題，對我國環(huán)境造成了很大的傷害，同時也給我國人身體素質(zhì)帶來了嚴(yán)重的危害。新見解的發(fā)現(xiàn)，讓含油廢水的處理方式多了一種便捷、高效果的可能，使得能夠進(jìn)一步緩解目前淡水資源緊張的局勢，并且能夠讓水資源的運用達(dá)到最大化的程度，同時做到資源的有效利用，實現(xiàn)資源的最大限度循環(huán)。
相關(guān)成果以“受細(xì)胞膜啟發(fā)的石墨烯納米網(wǎng)膜用于水包油乳液快速分離”為題，發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)功能材料》上。
論文
資料參考：科技日報
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