日本产业技术综合研究所和京都大学的研究小组开发出一种碳量子点/氧化石墨烯复合膜,可以同时处理多种类型的药品和个人护理产品(PPCP),并取得成功。
人类活动产生的人类使用的水中存在数千种 PPCP。 即使微量的PPCPs也会产生耐药性,对人类和生态系统造成危害。因此,为了有效地利用人类使用的水作为再生水,需要能够高效处理PPCPs的技术。
传统的处理技术存在可处理的PPCPs种类和处理效率的局限性,还存在操作复杂、产生有毒副产物、成本高等问题。另一方面,新开发的复合膜能够同时处理阳性、阴性和中性PPCP,在中水的高级利用方面具有重大优势。
这种新型复合薄膜通过在带负电荷的氧化石墨烯(GO)层之间插入带正电荷的碳量子点(CQD),在层之间产生正电荷和负电荷,从而创建了PPCP共存的混合电荷型环境,从而使得分离并除去各种极性的PPCP。由于静电排斥作用,带正电和带负电的PPCP均无法通过,但由于膜层之间存在较强的亲水环境,亲疏水性差异产生的排斥作用会阻止中性PPCP通过。膜的渗透性也是不利的。这样,据说可以有效地同时分离和去除多种不同极性的PPCP,事实上,在实验中评估的所有37种不同极性的PPCP都获得了高去除率。 与仅用GO制成的膜相比,不仅对负离子型和中性PPCPs的去除率大大提高,而且对单独使用GO膜无法去除的正离子型PPCPs的去除率也有很大提高,具有以下特点:负电荷至少得到改善,去除率达到56%以上。
这一成果有望有助于开发高效的循环水处理技术,以解决全球水资源问题。未来,该公司计划继续进行研究,以进一步将分离性能提高到实用水平,例如通过优化复合膜的物理化学结构。