中国粉体网讯  随着人类的不断发展，水污染已成了全球性难题，在此背景下，澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO ）的科学家们，开发出一种名为Graphair的新型石墨烯滤膜；经测试，该膜可以过滤掉悉尼港采集的水样本中99%以上的污染微粒，直接达到可供饮用的程度。另外，与常规石墨烯相比，Graphair滤膜制作简单、成本更低廉。

新型滤膜实现99%过滤悉尼港海水，可直饮（来源：网易科技频道）

海水淡化就是将海水脱盐生产淡水，传统的方法有蒸馏法（又称热法）、冷冻法、露点蒸发法等。膜分离具有高效节能、选择性好、无相态和化学变化及可在常温下操作等优点，是继蒸馏法后的一项重要技术。而碳膜有优良的选择性、高的热稳定性和很好的耐腐蚀性成为很有潜力的海水淡化膜。

石墨烯膜在海水淡化中的应用

石墨烯是碳膜的一种，利用石墨烯进行海水淡化是一种新的海水淡化技术，它是一种反渗透海水过滤法。石墨烯膜在石墨烯片层表面有纳米孔，这种结构能加快水的流动，并且盐可以被排除，具体过程如图所示。

（a）纳米孔石墨烯海水淡化；（b）带有亲水键的纳米孔；（c）计算机模拟石墨烯过滤；（d）带有亲水键纳米孔（左）和官能化的纳米孔（右）

相对于其他膜的海水淡化性能，石墨烯膜有很多优点。其中最大的优点是膜仅有一个原子层厚，所以厚度可以忽略。而且石墨烯机械强度高，在低压下就有很高的水通量。

石墨烯膜的脱盐率取决于两个重要因素：孔径和压力。试验证明增大孔径和压力均会降低膜的脱盐性能。石墨烯纳米孔膜的最大缺陷在于水通量与石墨烯片层上的孔数目成正比，但是通过增加孔的数目，膜的力学性能会降低。因此制备大面积具有可控纳米孔径的石墨烯膜还需要继续研究。

氧化石墨烯膜在海水淡化中的应用

在目前应用的海水淡化装置中，反渗透膜（RO）是主要的分离膜，虽然其效率高、成本低，但是RO装置需要很高的压力，同时浓缩海水作为副产物会造成二次污染，很大程度上限制了RO膜的应用。

氧化石墨烯膜是近年来才研制出的一种新型可以用于海水淡化的膜，其具有制备简单，机械强度高，可工业化生产。氧化石墨烯(GO)片层可以堆叠成单层膜，膜上有数百万纳米毛细管。小的离子可以快速穿过GO膜，吸收的离子对膜的渗透性能没有影响，主要影响膜渗透速率的是水合半径。

水分子通过GO片层示意图

目前已经用各种方法来提升GO膜的海水淡化性能，包括自组装无载体GO膜GO-表面修饰膜、GO复合膜等。实验结果证明，加入GO后膜的机械强度、抗菌性、抗污染性、选择性、水通量和热稳定性都明显提高。

总体来说，加入GO的膜没有其他实际应用问题，因为GO 与聚合物复合膜对膜的性能有明显的提升作用。但是GO在膜中的作用和机理等问题还没有明确，而且膜的稳定性、非理想状态排列、表面缺陷等问题还没有解决，在这方面还需要做更多的研究工作。