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圣路易斯华盛顿大学利用细菌创造出一种新型的净水超滤膜 资料来源:生物帮助 |发布时间:2019-01-31 | 浏览:81次【关闭此页】

根据生物学,2019年1月22日,世界上超过十分之一的人缺乏基本的饮用水。到2025年,世界上一半的人口将生活在缺水地区,这就是为什么获得洁净水是一个国家。学院的主要挑战之一。圣路易斯华盛顿大学的工程师设计了一种新的膜技术,可以净化水,同时防止生物污染或细菌和其他有害微生物的积累,从而减少水流量。

他们用细菌制造这种过滤器。

机械工程与材料科学教授Srikanth Singamaneni和能源,环境与化学工程教授Young-Shin Jun及其团队结合他们的专业知识开发了氧化石墨烯和细菌纳米纤维素超滤膜的使用,他们发现这种膜非常高高效,耐用,环保。如果他们的技术规模扩大,许多发展中国家的清洁水资源稀缺可能会受益。

他们的工作发表在1月2日出版的“环境科学与技术”杂志上。

生物污染占所有膜污染的近一半,完全根除是非常具有挑战性的。 Singamaneni和Jun在过去五年中一直致力于迎接这一挑战。他们之前使用金纳米棒开发了其他薄膜,但他们想要设计一种使用较便宜材料的薄膜。

他们的新膜开始使用含有汉逊酵母的细菌含糖物质在水中形成纤维素纳米纤维。然后该团队将氧化石墨烯(GO)薄片添加到细菌纳米纤维素生长过程中,基本上捕获薄膜中的GO,使其稳定耐用。

加入GO后,用碱溶液处理膜以杀死A.oxysporum。在此过程中,GO的氧基团被消除,导致其降低GO。当团队将阳光照射到膜上时,减少的GO片立即产生热量,这些热量会消散到周围的水和细菌纳米纤维素中。

具有讽刺意味的是,细菌产生的膜也可以杀死细菌。

“如果你想用微生物净化水,膜中还原的氧化石墨烯会吸收阳光,加热膜并杀死细菌,”Singamaneni说。

Singamaneni和Jun及其团队将膜暴露于大肠杆菌细菌,然后照亮膜表面。大肠杆菌仅在用光照射3分钟后死亡。该团队确定膜快速加热到70摄氏度以上,这需要加剧大肠杆菌细胞壁。

当细菌被杀死时,研究人员使用了一种原始膜,其中含有高质量的纳米纤维素纤维,可以在高操作压力下将水过滤速率加倍到商业超滤膜。

当大肠杆菌在由细菌纳米纤维素制成的膜上进行相同的实验而没有减少GO时,它们仍然存活。

“就像用微生物进行3D打印一样,”Jun说。 “我们可以在细菌纳米纤维素的生长过程中添加任何我们喜欢的东西。我们在不同的pH条件下观察它,与我们在环境中遇到的相比,与通过真空过滤或旋涂制备的膜相比。这些薄膜对氧化石墨烯更稳定。“

虽然Singamaneni和Jun承认在传统的反渗透系统中实施这一过程很费力,但他们提出了一种类似于一卷毛巾的螺旋缠绕模块系统。它可以配备LED或纳米发电机,使用来自流体流动的机械能来产生光和热,从而降低总成本。

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