原标题：这种石墨烯膜能将海水过滤成淡水  2017-10-16 来源: 青年时报

“我们学校的老师在石墨烯材料上有了新的研究突破，研制出来的石墨烯膜可以将海水过滤成淡水。”近日，浙江农林大学的一位老师在朋友圈更新了一条状态，立马引来了无数点赞。这个新科研成果还在10月9日登上了世界顶级学术期刊《自然》杂志。

让石墨烯材料用于水处理

近10多年来，作为目前世界上最薄的材料，石墨烯一直是材料界的当红“炸子鸡”，而石墨烯膜用于离子筛分和海水淡化一直面临巨大挑战：对像纸一样的石墨烯纳米片，要精确“装订”成石墨烯膜，保证其层间距固定并精确到十分之一纳米，非常困难。

“更具挑战的是，石墨烯膜在水溶液中还会发生溶胀，导致分离性能严重衰减。”浙江农林大学老师陈亮说，他与他的团队的研究工作，证明了离子与石墨烯片层内芳香环结构之间存在水合离子- 相互作用。“这种作用像 桥墩 一样支撑石墨烯片层，精确控制了石墨烯膜的层间距，而不同大小的水合离子相当于不同大小的 桥墩 ，进而对应于不同的层间距。”对于具有最小水合直径的钾离子，由于钾离子的水合层较弱，进入石墨烯膜后水合层发生形变，导致特别小的层间距。这样，经过钾离子溶液浸泡的石墨烯膜能阻止水合钾离子的进入，有效截留盐溶液中包括钾离子在内的所有离子，同时还能维持水分子通过，实现一边是离子溶液一边是纯水的水处理效果。

简单点说，就是陈亮团队科研出来的石墨烯膜，可以将海水过滤成淡水。

为相近领域开发提供新思路

陈亮告诉记者，石墨烯是由碳原子形成的蜂窝状平面薄膜，是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。石墨烯因其独特的二维结构，拥有诸多突出的物理化学性质，在能源、材料、电子、生物、医药等领域展现出巨大的应用价值，也是构筑高性能分离膜的理想材料，成为近年来膜领域的研究热点。

“膜分离是一种新型的分离技术，与传统技术相比，具有节能、高效、操作简单等特点，受到学术界与工业界的广泛关注，开发高性能膜材料是实现高效膜分离的关键。”陈亮介绍，他的这个研究解决了氧化石墨烯膜在水处理、离子/分子分离以及电池/电容等前沿研究领域中的重大难题，为其进一步应用提供了重要的理论和实验基础。陈亮博士及其研究团队还将相关研究成果，申请了相应的国际、国内发明专利，不仅为石墨烯膜的设计制备提供了理论与技术指导，也为其他二维材料在分离膜领域的研究开辟了新思路。

原标题：华人科学家取得突破，海水一次过滤即可饮用，或解决21亿人缺水！

2018年02月18日 新浪网 作者 朱张航宇

科学前沿观天下 笃学明理洞寰宇

插播：《科学进展》创造自由单晶薄膜

据统计，当今世界仍有多达21亿的人口无法获得安全洁净的饮用水，清洁淡水资源的严重匮乏已经成为人类面临的又一大挑战之一。不过，最近来自澳大利亚的华人科学家创造出了一种新型石墨烯水过滤膜，单次过滤即可将污染性海水转化为可饮用的淡水。这一突破性研究成果有望解决全球1/3人口的饮用水需求，每年挽救数百万人的生命。

这种石墨烯过滤膜被称为“Graphair”。与传统石墨烯材料不同的是，石墨烯生产成本高昂，这限制了其更广泛的应用。而Graphair生产过程更简易且造价低廉，仅用大豆油就可以生产，同时保留了石墨烯的诸多优良特性，如疏水性。

为了把Graphair变成一个过滤膜，澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）的研究人员们开发出这种具有微观纳米通道的石墨烯薄膜，只允许水分子从其内部通过，而直径较大的污染物则被“拒之门外”，达到过滤的目的。

在测试阶段，研究人员将高度污染的悉尼港水分别通过普通水过滤膜与Graphair。当滤膜被污染物完全覆盖，阻挡住水分子通过的空隙时，研究人员发现普通滤水膜的过滤速率减半，而Graphair膜即使被污染物糊住，仍可以正常工作，且可以过滤出高达99%的水污染物，相较于普通滤水膜效率大大提升。

如此一来，使用Graphair膜就可以免于从水中去除污染物以防止后者阻塞空隙。无论水多么脏，仅需一步过滤就可以得到大量的可饮用淡水，大大节省了水处理时间与工作流程。目前，小型概念实验装置每天约可净化半升海水，堪称完美的水净化器。

当今世界，每年有数百万人（儿童为主）死于与供水卫生问题。而这项最新技术无疑可为世界上许多水资源匮乏的地区提供安全饮用水。CSIRO的研究人员表示，希望明年能够在发展中国家开展现场试验，以验证这一成果的可行性。相信该技术最终能够造福人类…

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