據(jù)生物幫2019年1月22日訊 世界上超過十分之一的人缺乏基本的飲用水，到2025年，世界上一半的人口將生活在缺水的地區(qū)，這就是為什么獲得潔凈水是國家工程院的重大挑戰(zhàn)之一。美國圣路易斯華盛頓大學的工程師們設(shè)計了一種新型的膜技術(shù)，可以凈化水，同時防止生物污染或細菌和其他有害微生物的積聚，從而減少水的流動。

　　他們用細菌來制造這種過濾膜。

      機械工程與材料科學教授斯里坎特·辛加曼尼（Srikanth Singamaneni）和能源，環(huán)境與化學工程教授Young-Shin Jun及其團隊將他們的專業(yè)知識融合在一起，開發(fā)出使用氧化石墨烯和細菌納米纖維素的超濾膜，他們發(fā)現(xiàn)這種膜具有高效率，持久，環(huán)保。如果他們的技術(shù)規(guī)模擴大到大規(guī)模，那么許多發(fā)展中國家的清潔水資源稀缺可能會受益。

　　他們的工作成果發(fā)表在1月2日的“環(huán)境科學與技術(shù)”雜志上。

　　生物污染占所有膜污染的近一半，并且完全根除是極具挑戰(zhàn)性的。Singamaneni和Jun近五年來共同應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。他們之前使用金納米棒開發(fā)了其他膜，但想設(shè)計一種使用較便宜材料的膜。

　　他們的新膜開始于給予漢遜酵母細菌含糖物質(zhì)，使其在水中形成纖維素納米纖維。然后，研究小組將氧化石墨烯(GO)薄片加入到細菌納米纖維素生長過程中，基本上將GO捕獲在膜中，使其穩(wěn)定耐用。

　　摻入GO后，用堿溶液處理膜以殺死葡萄糖醋酸桿菌。在此過程中，GO的氧基團被消除，使其降低GO。當團隊將陽光照射到膜上時，減少的GO片立即產(chǎn)生熱量，熱量會消散到周圍的水和細菌納米纖維素中。

　　具有諷刺意味的是，由細菌產(chǎn)生的膜也可以殺死細菌。

　　“如果你想用微生物凈化水，膜中還原的氧化石墨烯可以吸收陽光，加熱膜并殺死細菌，”Singamaneni說。

　　Singamaneni和Jun及其團隊將膜暴露于大腸桿菌細菌，然后在膜表面照射光。在用光照射僅3分鐘后，大腸桿菌死亡。該團隊確定膜快速加熱到70攝氏度以上，這是惡化大腸桿菌細胞壁所需的。

　　當細菌被殺死時，研究人員使用了一種原始膜，其中含有高質(zhì)量的納米纖維素纖維，能夠在高操作壓力下將水過濾速度提高到商用超濾膜的兩倍。

　　當他們在由細菌納米纖維素制成的膜上進行相同的實驗而沒有減少的GO時，大腸桿菌細菌保持存活。

　　“這就像是用微生物進行3D打印，”Jun說?！拔覀兛梢栽诩毦{米纖維素生長過程中添加我們喜歡的任何東西。我們在不同的pH條件下觀察它與我們在環(huán)境中遇到的情況類似，與通過真空過濾或旋涂制備的膜相比，這些膜更穩(wěn)定氧化石墨烯。“

　　雖然Singamaneni和Jun承認在傳統(tǒng)的反滲透系統(tǒng)中實施這一過程很費力，但他們提出了一種螺旋纏繞模塊系統(tǒng)，類似于一卷毛巾。它可以配備LED或一種納米發(fā)電機，利用來自流體流動的機械能產(chǎn)生光和熱，這將降低總成本。