香港科學家發明可過濾重金屬和細菌的納米纖維膜

由香港大學土木工程系唐楚陽教授領導的一個研究小組發現,這種膜可以快速過濾鉛(Pb),鎳(Ni),鎘(Cd)和鉻(Cr)等重金屬在消除大腸桿菌和枯草芽孢桿菌等細菌的同時,效率超過99.9%。膜過濾器易于通過重力驅動的過濾工藝操作,并且可以在用醋沖洗后重復使用。

該發明于今年早些時候在第47屆日內瓦國際發明展覽會上獲得金獎。它已經獲得美國和中國專利,正在申請另一項美國專利。預計很快能實現技術轉讓、許可和商業化。該材料有望用于家用凈水器和便攜式水過濾瓶。該項目由香港政府創新科技署的創新及科技基金資助。

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自2014年以來,該研究團隊一直致力于開發一種高效膜,以快速過濾水中的污染物和細菌。最新發明的納米纖維膜是通過電紡技術制造的,該技術利用電力將聚合物溶液噴射到納米纖維上,將其直徑拉伸至10至100納米。它們的不同尺寸使納米纖維能夠處理具有不同性質的各種目標污染物。然后將這些納米纖維編織成納米纖維膜。

這種新型納米纖維膜為過濾水中的重金屬和細菌提供了一種高效,方便和廉價的解決方案。用該膜過濾后,飲用水中重金屬的濃度顯著低于世界衛生組織(WHO)設定的閾值。它還比使用活性炭的商用水過濾器表現更好。在50μg/l(ppb)的飼料鉛溶液中(WHO的飲用水中鉛的安全水平為10μg/l(ppb)或更低),去除效率超過99.9%。通過去除通常用于管道和配件的鎳以及其他重金屬(例如鎘和鉻)來實現相同的效率水平。在該過程中幾乎完全除去諸如大腸桿菌和枯草芽孢桿菌的細菌。

用于去除重金屬,例如反滲透和蒸餾的其他常規水處理方法消耗能量。該納米纖維膜在其操作中不需要任何電力或能量輸入。它可以多次重復使用,因為只需在醋中沖洗膜就可以去除捕獲的污染物。由于膜的原料便宜,因此該納米纖維膜過濾器的價格預計比市場上使用碳過濾器的類似產品便宜30%至50%。

唐教授說:“這種納米纖維膜的設計初衷是為了解決重大自然災害后清潔和飲用水的迫切需求。在地震或海嘯之后,通常缺乏可靠的清潔水或電力來源,因此您需要一些實用的救災方案。我們的過濾器非常適合:它可在不到一分鐘的時間內提供安全的飲用水。簡單可靠,無需電力。它結構緊湊,可輕松放入口袋。過濾器也受到旅行者和冒險者的極大興趣和關注?!?/span>

展望未來,唐教授和他的團隊正在研究擴大納米纖維膜的功能,以過濾更廣泛的污染物并實現快速的水凈化。


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