港大工程学院：天然蚕丝制造新型纳米过滤膜 去除重金属和微生物等多种污染物

丝基纳米过滤膜的结构及相应过滤过程示意图。

香港文汇报讯(记者 王僖)由香港大学(港大)工程学院土木工程系讲座教授汤初阳领导的研究团队,成功利用天然蚕丝制造了一种新型纳米过滤膜,可以在极低的压力下,去除包括重金属、有机分子和微生物等多种污染物,同时允许水和有益的矿物离子(如 Ca2+、Mg2+)通过。新发明给纳米过滤膜带来重大改变,滤水速度比传统的商用纳米过滤膜快近10倍,减少约80%的能源消耗,大幅节省成本。而现在广泛应用于工业废水加工、处理或家居滤水等领域的传统商用纳米过滤膜,需要极高的压力,处理过程耗能、昂贵,且需要大型设备。

研究团队表示,传统商用纳米过滤膜有一个主要缺点。该方法需要极高的压力,最高可达10“巴”(bar)(相等于正常大气压力的10倍)。为了解决这个问题,汤初阳教授领导的研究团队开发了一种丝基纳米过滤膜,它可以在极低的压力下实现水净化,实际上使用的是部分真空(小于1“巴”)而不是高压。在测试中,丝膜在真空压力小于1“巴”的情况下,每小时每平方米的水流量达到56.8升。这层丝膜不仅让有益矿物质通过,同时能去除水中99%以上的有机污染物,例如臭名昭著的全氟化合物。这些全氟化合物也被称为永久化合物,其毒性和持久性已引起全球广泛关注。

汤教授说:“我们的新丝基纳米过滤膜带来重大改变,只需要轻微的真空吸力,而不是强大的压力。”与传统的纳米过滤系统相比,这种丝质“超透膜”属于可持续发展的滤膜。汤教授的团队已为这项突破性的发明取得专利,并在最近的《自然通讯》期刊上发表,文章标题为“用于真空驱动纳米过滤的超透丝基聚合物膜”。

期刊文章的第一作者、及汤教授指导的博士生甘博文先生解释:“丝绸是一种神奇的材料,它强韧、柔软、环保。我们利用其独特的性能来突破水净化的界限。”