新型石墨烯基水过滤器成功去除顽固"永久化学物质"

莫纳什大学和宾夕法尼亚州立大学的研究人员，与清洁水技术公司（Clean TeQ Water）的全资子公司奈玛蒂克公司（NematiQ）合作，开发出了一种新型水过滤膜。该膜能够有效去除微小的全氟和多氟烷基物质（PFAS）分子（这是一类人造化学物质，以其持久性和难以降解而闻名），克服了传统滤水器面临的重大挑战。

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该团队设计了一种经 β- 环糊精（βCD）改性的氧化石墨烯（GO-βCD）膜，该膜带有纳米级通道，能够选择性地截留 PFAS，同时让水通过。

PFAS 通常被称为 “永久性化学物质”，广泛应用于工业和消费产品中，在环境中持久存在，并可能对健康构成潜在风险。在澳大利亚，饮用水和水道中的 PFAS 污染日益受到社区、政府和供水服务提供商的关注。目前，一项联邦调查正在研究其在全国范围内的使用规模和影响。

在测试中，这种新型膜的性能明显优于传统的聚酰胺膜。传统聚酰胺膜通常只能去除约 35% 的短链 PFAS。研究团队还证实，这种膜会形成一个能量屏障，阻止 PFAS 的移动，从而有效阻挡污染。

该研究的第一作者、莫纳什大学博士生尤伯特・马霍法（Eubert Mahofa）强调了这一在 PFAS 过滤方面的突破的重要性：“PFAS 很难处理，因为它们很容易溶解在水中，并且可以从其源头扩散到很远的地方，这使得污染难以控制和修复。从水中去除微小的 PFAS 分子一直是现有滤水器的一大障碍，” 尤伯特说，“我们的方法通过过滤并浓缩这些有害化学物质，同时仍能让水高效通过，从而解决了这个问题。这使其成为补充 PFAS 销毁技术的有力候选方案。”

该项目的共同研究员萨利・埃尔・梅拉加维（Sally El Meragawi）博士强调了这种膜对全球水处理策略的潜在影响：“通过将先进材料与智能化学相结合，我们创造了一种高效的方法来应对这一全球性污染问题。我们的膜独特的结构使其能够有效去除甚至是最小的 PFAS 分子，” 埃尔・梅拉加维博士说，“我们的方法还为未来针对饮用水和废水处理应用中去除特定污染物而定制的膜技术铺平了道路。它还能保留水中的关键营养物质，这使得它成为与传统纳滤系统配合使用的一种有吸引力的方法。”

这种膜是使用剪切取向印刷技术制造的，这是一种可扩展的技术，能够实现氧化石墨烯薄膜的工业规模生产。

传统的聚酰胺膜很难阻挡较小的 PFAS 分子。相比之下，测试和模拟表明，莫纳什大学设计的膜形成了一个强大的屏障，即使在不同温度下也能有效阻止 PFAS 通过，同时保持高效的水流量。

澳大利亚研究理事会二维材料先进制造研究中心（AM2D）主任马伊纳克・马朱姆达尔（Mainak Majumder）教授对这项研究提供了支持，他强调了这项技术更广泛的意义：“这一在 PFAS 过滤方面的突破，有可能彻底改变全球对 PFAS 污染的管理方式，其应用范围从垃圾填埋场渗滤液处理到工业废水净化等。我们的技术为开发先进的纳滤膜开辟了新的可能性，通过选择合适的结合化学物质，可以定制去除特定的分子种类。”

莫纳什大学、清洁水技术公司及其专注于石墨烯的子公司奈玛蒂克公司之间长期的合作，为创新膜技术的开发和商业化提供了支持。

清洁水技术公司和奈玛蒂克公司的首席执行官彼得・沃伊特（Peter Voigt）表示：“用于去除 PFAS 的改性石墨烯膜的开发，代表了水处理领域的一项令人兴奋的进展。奈玛蒂克公司期待与莫纳什大学密切合作，将这项创新技术推向市场。”

马朱姆达尔教授说：“我们很高兴能继续与奈玛蒂克公司合作，推动这项有前景的石墨烯膜技术的商业化。像这样的合作是将研究转化为实际影响力的关键。”

上个月，莱斯大学（Rice University）和美国陆军工程兵研究与发展中心（US Army Engineer Research and Development Center）的研究人员也开发出了一种创新解决方案，来应对去除 PFAS 的挑战。

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