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俄罗斯发明使用氧化石墨烯的新净水方法 氯和臭氧净水技术将淘汰?

文章来源: 贤集网       发布时间:2019-04-15

水是生命之源,人类的生活离不开水。如何快捷又实惠地获得好的水源,一直是城市人群所考虑的,也是科学家在研究的。俄罗斯科学家提议用石墨烯对水进行消毒。俄裔学者安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫2010年曾因制备出石墨烯材料获得诺贝尔奖。专家们认为,新技术成本不高,可以逐渐成为世界净水标准的基础。石墨烯的新特性由俄罗斯国家研究型大学莫斯科钢铁冶金学院(NUST MISIS)的研究者们与坦波夫国立大学和萨拉托夫国立大学的同事一同发现。研究人员在最近发表的论文中证实,氧化石墨烯能清洁重度污染的水。


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这一发现足以在集中供水领域掀起革命。目前,工业水净化借助强氧化剂完成,比如氯、臭氧、次氯酸钠,它们的毒性都非常强烈,所以自来水饮用前需煮沸、澄清、过滤。


氧化石墨烯对人体的有害程度不超过木炭,还能像氯一样杀灭有害细菌。科学家在实验中将氧化石墨烯引入溶液(培养基和生理盐水),里面有自来水污染源中最危险的大肠杆菌。生理盐水模拟水,而培养基模拟人体。


实验表明,氧化石墨烯会彻底破坏细菌,残留物在溶液中以碎絮形式聚集,用机械过滤器能轻易取出,留下适宜饮用的水。如果用超声波处理取出物,可以提取出石墨烯并重复使用。


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研究人员认为,如果该净化系统用于自来水,以后可以不必加氯。与此同时,用氧化石墨烯消毒成本非常低。


生物分析研究和分子设计中心(前谢切诺夫大学中央化学毒理实验室)化学工程师亚历山大·叶加诺夫解释说,氯虽然一直立下大功(使得人们远离大肠肝菌),但毕竟有巨毒,含氯自来水依旧对人有害;臭氧毒性较弱,但太过昂贵,不宜推广。


俄罗斯国家研究中心“库尔恰 托夫研究所”创新技术和纳米材料安全实验室主任安娜·安齐费罗娃认为,氧化石墨烯现在生产成本就不高,以后会更便宜。她认为,新技术完全有理由逐渐将氯化和臭氧消毒挤出市场。


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关于石墨烯


石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。  英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯,因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法,薄膜生产方法为化学气相沉积法(CVD)。


关于氧化石墨烯


氧化石墨烯(graphene oxide )是石墨烯的氧化物,其颜色为棕黄色,市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后,其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼,可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物,氧化石墨烯是单一的原子层,可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此,其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料,具有聚合物、胶体、薄膜,以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质,因为其在水中具有优越的分散性,但是,相关实验结果显示,氧化石墨烯实际上具有两亲性,从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此,氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面,并降低界面间的能量。其亲水性被广泛认知。

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