日本產業技術總合研究所(AIST)與Global Zero Emission Research Center、京都大學等共同開發了一項可以高效率去除造成水污染之醫藥品與個人護理產品(PPCPs)的薄膜技術。PPCPs污染造成的生態風險越來越令人擔憂,但由於種類繁多,處理並非易事。研究團隊則將以石墨為原料製成的氧化石墨烯與奈米級粒子的碳量子點(CQD)相結合,製作出薄膜,並成功去除了多種污染物質。
一般量子點是由鎘、硒等重金屬製成,而CQD是以碳做為原料,表面官能基的設計較為容易,且具有高水溶性。首先,研究團隊製作出表面帶正電的CQD,接著與表面帶負電的氧化石墨烯混合後將其堆積於支撐體,CQD進入氧化石墨烯的層間縫隙,進而形成多層膜。
研究團隊在實驗室進行37種不同極性的PPCPs測試後,確認對於所有正離子型、負離子型、中性的PPCPs都展現出高去除率。由此可知,氧化石墨烯/碳量子點複合膜的分離機制很大程度上是由於正負電荷共存的層間化學環境所引起之靜電斥力,以及親水性、疏水性差異所形成的排斥效果。
新開發的複合膜可同時處理多種類型的PPCPs,將可望有助於高效率再生水處理技術的開發,解決全球水資源問題。