突破性水過濾器利用改質氧化石墨烯消除PFAS
乾淨的水至關重要,但有些污染物卻難以去除。為此科學家開發出了一種突破性的過濾工藝,利用二維材料和糖基化學技術來捕捉持久性污染物。工程師可以針對特定分子客製化這項技術,為全球更安全的用水提供可擴展的解決方案。

莫納什大學的研究人員推出了一種新型水過濾技術,有望改變對抗PFAS(全氟辛烷磺酸)的鬥爭。 PFAS以其環境持久性和健康風險而聞名。 PFAS存在於防水服和消防泡沫等產品中,極難分解。傳統的處理方法往往失效,尤其難以去除最小的PFAS分子,它們會穿過過濾器,在生態系統和人體中累積。
莫納什大學的研究團隊開發了一種源自石墨的氧化石墨烯膜,並用環狀糖分子β-環糊精對其進行了增強。這種組合是有意為之的,因為β-環糊精可以將化合物捕獲在其環狀結構內,並充當分子籠。研究人員將β-環糊精整合到氧化石墨烯膜中,建構了一個高度選擇性的奈米級通道網絡。這些通道可作為能量屏障,阻擋PFAS分子(包括難以捉摸的短鏈分子),同時允許水高效流過。
首席研究員Eubert Mahofa 表示,這種薄膜的設計克服了水淨化領域的一個重大挑戰——在去除微小、持久污染物與保持清潔水快速流動之間取得平衡。
馬霍法說:“我們的方法解決了這個問題,通過過濾和濃縮這些有害化學物質,同時仍然允許水有效流動。”

即使水溫變化,薄膜的性能也能保持穩定,這對於條件變化多端的實際應用至關重要。這種被稱為剪切取向印刷的製造方法高效且可擴展,能夠生產適用於市政水處理廠、工業設施和環境清理工作的大型膜片。
聯合研究員薩莉·埃爾·梅拉加維博士強調,該膜能夠去除有害化學物質,同時保留必需的礦物質和營養物質。這種特性使其適用於飲用水和廢水處理,確保水質安全健康。
這項技術的獨特之處在於其適應性。研究人員可以修改β-環糊精的化學結構,以針對多種污染物,包括藥物、農藥和重金屬。澳洲研究委員會二維材料先進製造研究中心負責人Mainak Majumder教授解釋說,這種方法可以為新一代可客製化的濾水器鋪平道路,每種濾水器都針對特定的污染物進行設計。
莫納什大學、Clean TeQ Water 和專門從事石墨烯技術的公司NematiQ 經過數年合作開發了這項突破性製程。