哈利法大學的一組研究人員使用氧化石墨烯和碳納米管開發了一種可持續的綠色膜，可以安全有效地去除廢水中多余的營養物質。
Shadi W. Hasan 博士，哈利法大學化學工程系主任Fawzi Banat 教授，博士后研究員 Hanaa Hegab 博士，研究科學家 Vijay Wadi、研究生 Hiyam Khalil 和 Lobna Nassar 開發了一種膜，該膜具有在實際廢水處理應用中實際應用的潛力。
他們在《npj Clean Water》上發表了他們的研究結果。
高水平的養分聽起來像是對生態系統有益，但當環境出現過多的養分輸入時，也就是所謂的富營養化、藻類大量繁殖和缺氧水域會殺死魚類和海草，從而在生態系統中引發連鎖反應。分解植物物質產生的大量二氧化碳使水酸化，減緩魚類和貝類的生長。富營養化也是一種威脅——商業和休閑漁業捕撈量的減少意味著收成減少和海產品價格上漲。
“排入地表水、河流和水庫的營養物質（包括氮和磷）大量積累會加速富營養化并對水生生態系統造成巨大破壞，”哈桑博士說。“我們需要控制營養水平并開發創新技術來處理水并去除多余的營養。”
幾種處理技術已經存在。可以通過氯化或硝化等方法以化學方式去除氮，也可以使用生物方法。但是，每個都有其局限性。化學方法會引入不需要的副產品，而生物處理需要更長的時間并且在氮的使用方面效率低下。此外，沒有可用的方法提供完全的水凈化。
然而，新型膜技術可能是解決方案。KU 研究團隊開發了一種復合聚乳酸 (PLA) 和納米材料膜，用于去除廢水中的營養物質。
膜通過吸附起作用。研究團隊使用帶正電荷的功能化多壁碳納米管/氧化石墨烯雜化納米材料，同時去除廢水中的氮（如氨）和磷，同時提高透水性。營養物質通過收集在膜表面的納米管孔中而被過濾掉。
這種膜的透水性是一個問題。隨著更多的營養物質被吸收和收集，通過的水量減少。然而，研究小組的膜即使在過濾營養物時也能提供高水通量。碳納米管顯著提高了膜的抗拉強度，而氧化石墨烯則提高了熱穩定性、抗拉強度，并提供了抗菌性能。這支持水通量并為最終產品提供親水性。
雖然氧化石墨烯和碳納米管在凈水方面的作用在文獻中有詳細記載，但將兩者結合為納米雜化物的研究還很有限。
“在對文獻進行全面審查后，我們的研究小組率先報告了這種復合 PLA 膜的制造，用于去除合成廢水和實際廢水中的營養物質，”Hasan 博士說。
含有高濃度氮和磷等營養物質的廢水是不可避免的，因此可持續和綠色的過濾方法至關重要。
“我們的結果證實了這種膜在實際廢水處理應用中的實際應用潛力，并且可以為高效和可持續的營養物去除方法打開大門，”哈桑博士說。下一步是擴大膜的商業化規模。
摘自《The Graphene Council》網站
