石墨烯濾水膜誕生，單次過濾99％污染物，或解決21億人缺水難題

中國是一個水資源短缺、水災害頻繁的國家，水資源總量居世界第六位，人均佔有量只有2500立方米，約為世界人均水量的1/4，在世界排第110位，已被聯合國列為13個貧水國家之一。中國640個城市有300多個缺水，2.32億人年均用水量嚴重不足。

據統計，當今世界仍有多達21億的人口無法獲得安全潔凈的飲用水，清潔淡水資源的嚴重匱乏已經成為人類面臨的又一大挑戰之一。不過，最近來自澳大利亞的華人科學家創造出了一種新型石墨烯水過濾膜，單次過濾即可將污染性海水轉化為可飲用的淡水。這一突破性研究成果有望解決全球1/3人口的飲用水需求，每年挽救數百萬人的生命。

這種石墨烯過濾膜被稱為「Graphair」。與傳統石墨烯材料不同的是，石墨烯生產成本高昂，這限制了其更廣泛的應用。而Graphair生產過程更簡易且造價低廉，僅用大豆油就可以生產，同時保留了石墨烯的諸多優良特性，如疏水性。

為了把Graphair變成一個真正的過濾膜，澳大利亞聯邦科學與工業研究組織（CSIRO）的研究人員們開發出這種具有微觀納米通道的石墨烯薄膜，只允許水分子從其內部通過，而直徑較大的污染物則被「拒之門外」，達到過濾的目的。

在測試階段，研究人員將高度污染的悉尼港水分別通過普通水過濾膜與Graphair。當濾膜被污染物完全覆蓋，阻擋住水分子通過的空隙時，研究人員發現普通濾水膜的過濾速率減半，而Graphair膜即使被污染物糊住，仍可以正常工作，且可以過濾出高達99%的水污染物，相較於普通濾水膜效率大大提升。

如此一來，使用Graphair膜就可以免於從水中去除污染物以防止後者阻塞空隙。無論水多麼臟，僅需一步過濾就可以得到大量的可飲用淡水，大大節省了水處理時間與工作流程。目前，小型概念實驗裝置每天約可凈化半升海水，堪稱完美的水凈化器。

當今世界，每年有數百萬人（兒童為主）死於與供水衛生問題。而這項最新技術無疑可為世界上許多水資源匱乏的地區提供安全飲用水。CSIRO的研究人員表示，希望明年能夠在發展中國家開展現場試驗，以驗證這一成果的可行性。相信該技術最終能夠造福人類…

參考文獻：Anti-fouling graphene-based membranes for effective water desalination, Nature Communicationsvolume 9: 683 (2018).

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