基于石墨烯的“生物滤纸”可轻松实现低成本污盐水净化

华盛顿大学圣路易斯分校的工程师们，已经开发出了一种基于石墨烯的“泡沫滤纸”，可以铺设在污水或盐坝池塘，利用太阳的能量将水净化至可饮用的程度。这项技术足够简单实惠，非常适合于被大面积水悬浮颗粒物污染场地。这种生物薄膜采用了双层结构设计（由细菌产生的纳米纤维层），其中底层为原始纤维素、顶层则含有可吸收阳光和产生热量氧化石墨烯。

其原理有点像海绵，可以将底部污水抽上来，然后在上层蒸发——留下来的就是各种悬浮颗粒或盐分、顶部出来的则是凝结的淡水。WUSTL机械工程材料副教授Srikanth Singamaneni表示：“这一流程相当简单，最棒部分则是由细菌产生的纳米纤维素网络。其能够很好地将水‘抽’到顶部表面蒸发，同时减少了向下的热量，一次搞定整个过程”。

尽管使用石墨烯来净水已经很是新奇，但研究人员表示‘制造双层生物泡沫’的工艺才是实验中最创新的部分。值得一提的是，牡蛎也是用同样的方法来制造珍珠的。小内核材料不断被液体涂料层叠覆盖并最终变硬，细菌使用了新材料来生产纳米纤维素，纤维遍布在了颗粒化的氧化石墨烯片上。

WUSTL研究生Qisheng Jiang表示：“我们在培养细菌纤维素时，在媒介中层加入了氧化石墨烯片，之后它会被嵌入细菌生产的纤维素中。在某个阶段，我们会抽出氧化石墨烯，并为之引入新的媒介，这样就产生了下一层泡沫，其交接面的机械性能非常强大”。

研究人员还表示，该材料非常轻、制造成本也特别低，可轻松实现大批量生产。与其它简易系统不同，新型石墨烯生物泡沫材料可以直接铺在水体上，而无需水泵和管道。Singamaneni称：“纤维素可以大规模地生产，氧化石墨烯也非常便宜。人们能够成吨地生产，且两种材料都是高度可伸缩的。想象一下有人做出了巨大的生物泡沫‘床单’会是个什么样子”。

此外，生产设备还可以包含其它纳米结构材料（比如灭菌层和能够更加彻底的净水层），为生产安全的饮用水贡献更大的力量。这项研究已经发表在近日出版的《先进材料》（Advanced Materials）期刊上。