由香港大學(港大)工程學院土木工程系講座教授湯初陽領導的研究團隊,成功利用天然蠶絲製造了一種新型納米過濾膜,此過濾膜可徹底改變水的淨化或處理程序。
納米過濾膜廣泛應用於工業廢水加工、處理或家居濾水等領域。它們可以去除包括重金屬、有機分子和微生物等多種污染物,同時允許水和有益的礦物離子(如 Ca2+、Mg2+)通過。
然而,目前的淨水方法有一個主要缺點。該方法需要極高的壓力,最高可達10“巴”(bar)(相等於正常大氣壓力的10倍),使得處理過程耗能、昂貴,且需要大型設備。
為了解決這個問題,湯初陽教授領導的研究團隊開發了一種絲基納米過濾膜(圖1),它可以在極低的壓力下實現水淨化,實際上使用的是部分真空(小於1“巴”)而不是高壓(圖2)。
在測試中,絲膜在真空壓力小於1“巴”的情況下,每小時每平方米的水流量達到56.8升。這層絲膜不僅讓有益礦物質通過,同時能去除水中99%以上的有機污染物,例如臭名昭著的全氟化合物。這些全氟化合物也被稱為永久化合物,其毒性和持久性已引起全球廣泛關注。
湯教授表示:「我們的新絲基納米過濾膜帶來重大改變, 它的濾水速度比傳統的商用納米過濾膜快近10倍,同時仍能有效去除有害污染物。而且它只需要輕微的真空吸力而不是強大的壓力,就可以做到這一點。」
與傳統的納米過濾系統相比,這種絲質「超透膜」屬於可持續發展的濾膜,而且可以減少約80%的能源消耗,大幅節省成本。湯教授的團隊已為這項突破性的發明取得專利,並在最近的《自然通訊》期刊上發表,文章標題為「用於真空驅動納米過濾的超透絲基聚合物膜」。
期刊文章的第一作者及湯教授指導的博士生甘博文先生解釋:「絲綢是一種神奇的材料,它強韌、柔軟、環保。我們利用其獨特的性能來突破水淨化的界限。」
文章連結:https://www.nature.com/articles/s41467-024-53042-6
關於湯初陽教授
湯初陽教授是香港大學土木工程系講座教授,他同時領導膜分離-環境與可持續技術課題組 (MembEST)。湯教授的研究專注於膜技術、環境材料、海水淡化、水回用、資源回收和水能關係。曾發表300餘篇論文,谷歌學術總引用數超過4.6萬次,H 指數為119,是Clarivate高被引學者。湯教授是期刊《Desalination》的聯合主編,亦是《Environmental Science & Technology Letters》、《Journal of Membrane Science》 等行業主流期刊的編委會或顧問委員會成員。湯教授是英國皇家化學會會士和土木工程師學會會士,曾獲得香港資研局高級研究學者獎、香港大學傑出學者獎、香港大學創新獎、北美華人環境學者前沿研究獎、國際海水淡化協會水資源再利用與保護傑出專業人員獎、新加坡國家發展部科技研發榮譽獎、芬蘭傑出教授學者成就獎和國際脫鹽協會學者成就獎等諸多獎項。
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