淡水中重金屬的存在是人類面臨的一個嚴重問題。對污染水中重金屬進行高效去除的補救措施至關重要。然而，現有的研究往往忽視了世界衛生組織（WHO）標準的污水質量。此外，報告的條件要么對實際污染水平不現實，要么不適合大規模應用。在這里，我們報道了用N， N'-二異丙基碳二亞胺（DIC）作為偶聯劑，通過加入pH響應基團（即賴氨酸）來制備兩性離子氧化石墨烯（GO）。然后將改性的氧化石墨烯-賴氨酸涂在市售的0.45微米尼龍膜上，并測試其選擇性去除合成水和人體血漿樣品中的有毒重金屬，同時保留必需金屬離子。因此，鉛是鎳、砷、鎘和汞（即保留50%至80%）中保留最多的有毒金屬（即保留99.99%，出水質量符合世衛組織標準）。這些復合膜還表現出優異的抗污染性能和抑制細菌在膜表面的粘附，同時在長時間和臨界跨膜壓力條件下保持穩定的性能。這項研究標志著環境技術的重大進步，為選擇性去除重金屬污染物提供了有效的解決方案，特別是鉛解毒應用。
流程圖1. 利用叔丁基 (OtBu) 基團通過酯化作用保護 Fmoc-Lys(BOC)–OH 的游離羧酸，然后從 ε-胺中去除 BOC 基團。
流程圖 2. 受保護的賴氨酸的 ε-胺與 GO（由 DIC 活化）進行酰胺偶聯，然后去除 Fmoc 和 OtBu 基團以形成 GO-Lys。
圖1. a：GO（紅線）和 GO-Lys（藍線）的 FTIR 光譜。b：使用完整 XPS 光譜對 GO 和 GO-Lys 進行全面表征。c-e：Cs1、Ns1 和 Os1 處的解卷積峰揭示了 GO-Lys 中氧、碳和氮的精確結合能，表明存在潛在的鍵合相互作用。f：GO 和 GO-Lys 的表面電荷（以 zeta 電位表示）與 pH S 的關系。
圖2. a-c NY、NYGO 和 NGO-Lys 膜的頂視圖。d-f 相同膜以相似順序的橫截面圖像。g-i E. 糞腸球菌以不同的方式粘附在原始 NY 膜的表面。
圖3. a、b、c分別為NY、NYGO和NYGO- lys膜在酸性、中性和基礎條件下的接觸角（接觸角越小越親水）。d：在0.1 bar條件下運行6天期間NYGO和NYGO- Lys的穩態通量曲線；e：隨著TPM的增加，NYGO和NYGO- Lys的通量曲線。f：以NY、NYGO、NYGO- Lys污染后和正沖洗后的MQW通量回收率（FRR）相對于污染前的初始通量為單位。
圖4. a：與MCLs相比，飼料中的金屬污染物以及NYGO和NYGO- Lys膜的滲透物的ICPMS數據。（b-f）：表示NYGO和NYGO- Lys復合膜滲透液中Pb、Ni、Hg、Cd和As的殘留濃度隨進料濃度的變化趨勢，ERL位于趨勢線與MCLs的交點。（g和h） pH影響NYGO和NYGO- Lys復合膜在恒定進料濃度下保留金屬的能力，即所有進料濃度均為1ppm。
圖5. NYGO-Lys 復合膜的X 截面 SEM 圖像 (A–C) ，其負載質量分別為 0.3、0.42 和 0.71 mg/cm
2，平均厚度分別為 146.5、202 和 263 nm。
相關研究成果由曼徹斯特城市大學科學與工程學院Syed Sibt-e-Hassan等人于2024年發表在Carbon (https://doi.org/10.1016/j.carbon.2024.118974 )上。原文：Lysine-functionalized graphene oxide on cost-effective microporous support: A hydrophilic and fouling resistant membrane for safe lead filtration
轉自《石墨烯研究》公眾號
