日本產業技術綜合研究所和京都大學的研究小組開發出一種碳量子點/氧化石墨烯複合膜,可以同時處理多種類型的藥品和個人護理產品(PPCP),並且取得成功。
人類活動產生的人類所使用的水中存在數千種 PPCP。 即使微量的PPCPs也會產生抗藥性,對人類和生態系統造成危害。因此,為了有效地利用人類使用的水作為再生水,需要能夠有效處理PPCPs的技術。
傳統的處理技術有可處理的PPCPs種類和處理效率的局限性,還有操作複雜、產生有毒副產物、成本高等問題。另一方面,新開發的複合膜能夠同時處理陽性、陰性和中性PPCP,在中水的高階利用方面具有重大優勢。
這種新型複合薄膜透過在帶負電荷的氧化石墨烯(GO)層之間插入帶正電荷的碳量子點(CQD),在層之間產生正電荷和負電荷,從而創建了PPCP共存的混合電荷型環境,從而使得分離並除去各種極性的PPCP。由於靜電排斥作用,帶正電和帶負電的PPCP均無法通過,但由於膜層之間存在較強的親水環境,親疏水性差異產生的排斥作用會阻止中性PPCP通過。膜的滲透性也是不利的。這樣,據說可以有效地同時分離和去除多種不同極性的PPCP,事實上,在實驗中評估的所有37種不同極性的PPCP都獲得了高去除率。 與僅用GO製成的膜相比,不僅對負離子型和中性PPCPs的去除率大大提高,而且對單獨使用GO膜無法去除的正離子型PPCPs的去除率也有很大提高,具有以下特點:負電荷至少改善,去除率達56%以上。
這項成果有望有助於開發高效的循環水處理技術,以解決全球水資源問題。未來,該公司計劃繼續進行研究,以進一步將分離性能提高到實用水平,例如透過優化複合膜的物理化學結構。