科学家表示，锰纳米粒子可以使世界饮用水的可用性增加一倍以上

科学家表示，铁酸锰纳米粒子用于修改目前用于水处理厂的过滤板时，可能会导致全球饮用水供应量大幅增加

“我们的研究记录了一些非凡的结果。性能最好的膜含有2 wt.%的复合材料，实现了351.4 LMH的水通量，比原始的PES膜高2.6倍，”沙迦大学科学与工程研究所的研究助理Ismail Almanassra博士说。

PES或聚醚砜膜对水处理厂至关重要，因为它们起着屏障的作用，允许饮用水通过并防止不需要的物质通过。它们过滤水中的盐分、杂质和其他不需要的颗粒

Almanassra博士补充道：“该项目的意义在于它有可能彻底改变水处理工艺，在广泛的范围内提供技术、经济、环境和健康效益。”

这项发表在《膜科学杂志》上的研究表明，科学家们已经开发出“具有优异水通量和截留率的超滤膜”，并且能够解决当前水处理方法中的关键低效问题

Almanassra博士补充道：“该项目有效地减轻了生物污染，降低了维护和运营成本，同时通过更有效的水资源管理为环境可持续性做出了贡献。”

超滤膜或超滤膜广泛应用于全球各地的水处理厂。它们同样是传统的，通常用于海水淡化项目以及地下水预处理、食品加工、工业化学分离和废水处理

超滤膜还可以作为悬浮内毒素、病毒和其他固体和病原体的屏障，以生产高纯度、低密度淤泥的饮用水。它们大多由聚合物材料或陶瓷制成

Almanassra博士表示，水处理和海水淡化厂目前面临着几个挑战，“特别是在使用聚合物基超滤（UF）膜进行净化的预处理阶段。”一个主要问题是生物污染，即生物材料积聚在膜表面，对渗透通量和水质产生负面影响。“

生物污染对水处理厂使用的超滤膜的效率和耐用性产生不利影响。这是由污染水的微生物、饮用水产量降低以及覆盖、堵塞或损坏膜表面引起的。

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然而，研究作者证明，这两种解决方案都会导致更高的运营和维护成本。作为来自不同背景的研究人员，他们致力于通过整合亲水性材料，创新和设计超滤膜，有效解决生物污染问题，降低长期成本。

“Almanassra博士说：“这种方法不仅提高了渗透通量和污染物去除率，而且随着时间的推移显著降低了生物污染的影响，从而带来了更高效、更具成本效益的水处理解决方案。”

科学家们的创新之处在于他们成功地用锰铁氧体纳米粒子改性了2D石墨氮化碳，用作PES超滤膜的纳米填料。这些膜是通过相转化法用0.5至3重量%的不同质量负载的添加剂制成的。

在测试和评估之前，这些膜使用不同的技术进行了表征，以研究它们的形态、表面粗糙度、理化和机械属性。之后，这些膜用已知的污垢剂进行了测试。

“在截留和防污能力方面，我们的膜表现出色，截留了95%以上的HA和BSA。令人印象深刻的是，即使在液压清洗后，膜保持了超过88%的可回收率

“亲水性材料的整合标志着材料科学的重大进步，其潜在应用超出了水处理。最终，该项目通过提供更清洁、更安全的水来改善公共卫生，并为全球水资源短缺和污染挑战提供了可扩展的解决方案。”

More information: Lubna Jaber et al, Pioneering Biofouling Resistant PES UF Membrane with MnFe2O4/g-C3N4 Nanocomposite: Insight into Mechanisms and Fouling Dynamics, Journal of Membrane Science (2023). DOI: 10.1016/j.memsci.2023.122259

Provided by University of Sharjah