 |
新加坡2015年12月15日電 /美通社/ -- 不斷增長的飲用水需求催生了對(duì)低能耗、具成本效益的水凈化方法的需求。受到紅樹植物根系和人類腎臟等自然水凈化系統(tǒng)的啟發(fā)，新加坡國立大學(xué)(國大)環(huán)境研究所(NERI)的一組研究人員開發(fā)出了一種新型仿生薄膜，能夠低壓凈水，從而降低能源成本。這種新技術(shù)有可能將水凈化成本降低多達(dá)30%。
當(dāng)今凈水行業(yè)面臨高能源成本重大挑戰(zhàn)，這些成本主要來自于目前所使用的薄膜系統(tǒng)，用于將鹽水凈化成清水。工業(yè)水凈化過程成本高昂，因?yàn)樗鼈冃枰^高的液壓或滲透壓來推動(dòng)水分子通過膜過濾系統(tǒng)。
該團(tuán)隊(duì)由國大化學(xué)與生物分子工程系唐彥華副教授帶領(lǐng)，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)設(shè)計(jì)和構(gòu)建了一個(gè)高效的采用了水通道蛋白的新型水凈化和處理系統(tǒng)。水通道蛋白是能夠選擇性地將水分子導(dǎo)入和導(dǎo)出細(xì)胞的膜蛋白，阻止離子和其它溶質(zhì)的通過。
還被稱為活細(xì)胞膜水道的水通道蛋白已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)是大自然水凈化系統(tǒng)的功能單位。這些通道提供了自然中膜結(jié)構(gòu)的例子，讓大量水分子能夠在非常低的壓力下通過很小的表面范圍，留下鹽等雜質(zhì)。
有了水通道蛋白，已經(jīng)適應(yīng)在鹽水中生存的紅樹植物能夠過濾掉根部90%到95%的鹽分，而人的腎臟每天可凈化150升水。
該團(tuán)隊(duì)在世界上率先成功將水通道蛋白的蛋白質(zhì)放置在聚合物膜上，作為通道，能夠在低壓力和低能耗的情況下僅讓水快速通過。
唐副教授解釋說：“仿生膜的構(gòu)造模擬了紅樹樹木根部的細(xì)胞層，用創(chuàng)新、簡單且易于使用的表面印跡技術(shù)，將納米級(jí)的水通道蛋白囊泡嵌入一個(gè)穩(wěn)定的功能性超濾基膜。我們發(fā)現(xiàn)，所生成的水通道蛋白仿生膜讓水能夠更快速地通過，并且鹽的泄露率比沒采用水通道蛋白的膜要低。”
與比較脆弱的傳統(tǒng)仿生膜不同，新膜在水過濾期間具有較高的的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性。這使它適用于水處理和海水淡化等工業(yè)用途。對(duì)大眾而言，這可能意味著在不遠(yuǎn)的將來能夠以更低的成本更好地供應(yīng)飲用水。
該團(tuán)隊(duì)目前正在與一家美國公司探討進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性測試，在未來兩年里測試這種膜的可行性。
唐副教授表示，該團(tuán)隊(duì)制作仿生膜的技術(shù)可應(yīng)用于生物與生物醫(yī)藥研究，這些研究需要將其它生物膜蛋白其獨(dú)特的特點(diǎn)和功能進(jìn)行表達(dá)和正確地置于合成膜。
該團(tuán)隊(duì)目前也同 AWAK Technologies討論為隨身洗腎機(jī)設(shè)備設(shè)計(jì)類似的仿生膜。未來的隨身洗腎機(jī)可能不需要任何吸附劑，體積也可能更小巧輕便。
欲了解有關(guān)研究的更多信息，請(qǐng)瀏覽：http://news.nus.edu.sg/press-releases/9790-biomimetic-membrane-for-water-purification
