莫纳什大学研发新型滤水膜可高效去除PFAS小分子
2025-06-04 09:31
来源:莫纳什大学
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澳大利亚莫纳什大学研究团队在PFAS水处理技术领域取得重大突破,成功开发出一种能有效去除水中PFAS小分子的新型过滤膜。这项历时三年的研究成果已发表于材料科学领域顶级期刊《ACS Nano》,为解决全球性的PFAS污染问题提供了创新解决方案。

PFAS(全氟和多氟烷基物质)是一类具有极强持久性的化学物质,被广泛应用于不粘锅涂层、防水织物、消防泡沫等工业和消费品中。这类物质在自然环境中难以降解,且易通过食物链在生物体内积累,对环境和人体健康构成严重威胁。研究团队创新性地设计了β-环糊精修饰氧化石墨烯(GO-βCD)复合膜材料,其独特的纳米级通道结构能够精确识别并截留不同尺寸的PFAS分子,同时保持优异的水通量性能。

实验数据显示,这种新型膜材料对短链PFAS的去除率可达95%以上,远高于传统聚酰胺膜约35%的去除效率。研究团队通过分子动力学模拟发现,该膜表面形成的特殊能量屏障能有效阻止PFAS分子的穿透,同时允许水分子快速通过。

"PFAS分子具有极强的水溶性和迁移性,这使得现有过滤技术难以有效拦截小分子量的PFAS污染物,"研究第一作者、莫纳什大学化学工程学院博士候选人Eubert Mahofa解释道,"我们开发的GO-βCD膜通过精确调控的纳米通道和选择性吸附位点,实现了对这类污染物的高效截留。"

该研究采用了具有产业化前景的剪切取向印刷技术制备膜材料,这一突破性工艺使得氧化石墨烯薄膜的大规模生产成为可能。共同研究员Sally El Meragawi博士补充道:"我们的膜材料不仅能高效去除纳米级的PFAS分子,还能保留水中有益的矿物质成分,这一特性使其在饮用水处理和工业废水净化领域都具有重要应用价值。"

澳大利亚研究委员会二维材料先进制造研究中心主任Mainak Majumder教授指出,这项技术的突破性意义在于:"它首次实现了对全谱系PFAS物质的高效去除,从长链到短链分子都能有效拦截,这将彻底改变全球PFAS污染治理的格局。"

目前,莫纳什大学已与澳大利亚环保技术企业Clean TeQ Water及其专注于石墨烯技术的子公司NematiQ达成战略合作,共同推进该项创新技术的商业化进程。Clean TeQ Water首席执行官Peter Voigt表示:"这项石墨烯膜技术的产业化将首先应用于垃圾渗滤液处理和工业废水净化领域,未来有望扩展至市政饮用水处理系统。"

更多信息: Eubert Mahofa 等人,《操控氧化石墨烯纳米通道中的孔内能量屏障,靶向去除短链 PFAS》,ACS Nano (2025)。期刊信息: ACS Nano

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