新(xin)加坡2015年12月(yue)15日(ri)電 /美(mei)通社/ -- 不斷增(zeng)長的(de)(de)飲用(yong)水需(xu)求催生了對低(di)能耗、具成本(ben)效益的(de)(de)水凈化方法(fa)的(de)(de)需(xu)求。受到紅(hong)樹植(zhi)物根系和人類腎臟等(deng)自然水凈化系統(tong)的(de)(de)啟(qi)發，新(xin)加坡國(guo)立大學(國(guo)大)環境研究(jiu)所(suo)(NERI)的(de)(de)一組(zu)研究(jiu)人員開發出了一種新(xin)型仿(fang)生薄膜，能夠低(di)壓凈水，從而降(jiang)低(di)能源成本(ben)。這(zhe)種新(xin)技術有可能將水凈化成本(ben)降(jiang)低(di)多達30%。
當(dang)今凈(jing)(jing)水行業(ye)面臨高能源成(cheng)本重大挑(tiao)戰，這些成(cheng)本主要來自于目前所(suo)使用的(de)薄(bo)膜(mo)系統，用于將鹽水凈(jing)(jing)化成(cheng)清水。工業(ye)水凈(jing)(jing)化過程成(cheng)本高昂，因為(wei)它(ta)們(men)需要較高的(de)液壓或滲透(tou)壓來推動水分(fen)子通過膜(mo)過濾(lv)系統。
該團(tuan)(tuan)隊由國(guo)大化學與生物分子工程系唐彥華副(fu)教(jiao)授帶領，團(tuan)(tuan)隊已經設計和(he)(he)構建(jian)了一(yi)個高效的(de)采用了水(shui)通道(dao)蛋白的(de)新型水(shui)凈化和(he)(he)處理(li)系統(tong)。水(shui)通道(dao)蛋白是能夠(gou)選擇性(xing)地將水(shui)分子導(dao)入和(he)(he)導(dao)出(chu)細胞的(de)膜蛋白，阻止離子和(he)(he)其它(ta)溶質(zhi)的(de)通過(guo)。
還被稱為活(huo)細胞(bao)膜水道(dao)的(de)水通道(dao)蛋白已經(jing)被發現是大(da)自然水凈化系(xi)統的(de)功(gong)能單位。這些(xie)通道(dao)提供了自然中膜結構(gou)的(de)例子，讓大(da)量水分(fen)子能夠在非常低(di)的(de)壓力下通過很小的(de)表面范圍(wei)，留下鹽等雜(za)質。
有(you)了水(shui)通(tong)道蛋白，已經適(shi)應(ying)在(zai)鹽水(shui)中生(sheng)存的紅(hong)樹植物能夠過(guo)濾掉根部90%到95%的鹽分，而(er)人的腎臟(zang)每天(tian)可凈化(hua)150升水(shui)。
該團隊(dui)在世界上率先成(cheng)功將(jiang)水通(tong)(tong)道蛋(dan)白(bai)的蛋(dan)白(bai)質放置在聚(ju)合(he)物膜上，作為通(tong)(tong)道，能夠在低壓(ya)力和低能耗的情(qing)況下僅讓(rang)水快速通(tong)(tong)過。
唐副教授解(jie)釋(shi)說：“仿(fang)生(sheng)(sheng)膜的構造模(mo)擬了紅樹(shu)樹(shu)木根部的細胞層，用創新、簡單且(qie)易于使用的表面印跡(ji)技術，將納米級的水通(tong)道蛋(dan)白囊泡嵌入一個穩(wen)定的功能性超(chao)濾基膜。我們發現，所生(sheng)(sheng)成的水通(tong)道蛋(dan)白仿(fang)生(sheng)(sheng)膜讓水能夠更快速地通(tong)過(guo)，并且(qie)鹽的泄露率比沒采用水通(tong)道蛋(dan)白的膜要低。”
與(yu)比較脆(cui)弱的(de)傳統仿生膜(mo)不(bu)同，新(xin)膜(mo)在水過濾期間具有(you)較高的(de)的(de)機械強度和穩定(ding)性。這(zhe)使它適(shi)用(yong)于水處理和海水淡(dan)化等工業用(yong)途。對(dui)大眾而言(yan)，這(zhe)可能(neng)意味著在不(bu)遠(yuan)的(de)將來能(neng)夠以(yi)更低的(de)成本更好地供應飲(yin)用(yong)水。
該團隊目前正在與一家美國(guo)公(gong)司探(tan)討進行(xing)實驗性測試，在未來兩年里測試這種(zhong)膜的可行(xing)性。
唐副教授表示(shi)，該團隊制作仿生膜(mo)的(de)技術可應用于(yu)生物與生物醫藥研究，這些研究需要將其(qi)它生物膜(mo)蛋白其(qi)獨特的(de)特點和功能(neng)進行(xing)表達和正(zheng)確地置(zhi)于(yu)合成(cheng)膜(mo)。
該團隊(dui)目前也同 AWAK Technologies討論(lun)為(wei)隨身洗(xi)腎機(ji)設備(bei)設計類似的仿(fang)生膜。未來的隨身洗(xi)腎機(ji)可(ke)能不需(xu)要任何吸附劑，體(ti)積(ji)也可(ke)能更小(xiao)巧輕便(bian)。
欲(yu)了解有(you)關研究的更(geng)多(duo)信(xin)息，請瀏覽：
