合成膜提供安全饮用水，提高工业产量

研究人员塔夫斯大学工程学院该公司设计了一种新的过滤技术，从生物学中得到启发，可以防止一种影响全球数千万人的与饮用水相关的疾病。它还可以潜在地促进环境再生、工业和化工生产、采矿等。

研究人员注意到，这种新型聚合物膜能够将氟化物从氯离子和其他离子中分离出来，这些离子都是带电原子，其选择性是其他技术报道的两倍。据报道，该技术的应用可以防止供水中的氟化物毒性，因为这种成分自然产生的范围对人类来说太高了。

这项研究发表在杂志上美国国家科学院院刊欧洲杯线上买球．

众所周知，在供水中加入氟化物可以降低包括蛀牙在内的蛀牙的发生率。一个不太为人所知的事实是，一些地下水含有高浓度的氟化物，这可能导致严重的健康问题。

长期接触过量的氟化物会导致氟中毒，这种情况会削弱牙齿，使肌腱和韧带钙化，甚至导致骨骼畸形。世界卫生组织认为，饮用水中高浓度的氟已导致全球数百万例氟骨症和牙科病例。

使用相对便宜的过滤膜消除氟化物的潜力可以保护社区免受氟中毒，而不需要使用高压过滤或完全去除组件，然后再对饮用水进行矿化。

离子选择性膜在减少饮用水供应中过量氟化物方面的潜力是非常令人鼓舞的。但这项技术的潜在用途不仅限于饮用水，还涉及其他挑战。我们用来制造这种膜的方法很容易扩大规模用于工业应用．

Ayse Asatekin，塔夫茨大学工程学院化学与生物工程副教授

”由于作为过滤器的实施也相对简单、成本低、环境可持续，它可以广泛应用于改善农业用水供应、清理化学废物和改善化学生产。例如，从理论上讲，这一过程可以提高用于可持续锂电池生产的有限地质储量的锂或用于核能发电的铀的产量”Asatekin补充道。

研究人员从生物学中获得灵感设计了这种合成膜。细胞膜在允许离子进出细胞方面具有明显的选择性。它们还能够高精度地调节离子和分子的内外浓度。

生物离子通道为这些小离子的通过提供了一个更有利的环境，通过在通道内排列具有不同大小和电荷的功能性化学基团，以及对水的不同亲和力。通过的离子与这些基团之间的相互作用受通道孔的纳米尺寸的影响，而通过的仪式受相互作用的强弱的影响。

研究人员通过将两性离子聚合物涂在多孔支架上来设计过滤膜，使通道比纳米更窄的膜被拒水和带正电和负电的化学基团包围。两性离子聚合物是一种分子基团由表面紧密连接的正电荷和负电荷组成的聚合物。

在生物通道的情况下，非常小的孔隙迫使离子与孔隙中的带电基团和拒水基团相互作用。这使得某些离子比其他离子通过得更快。在本研究中，聚合物的组成是针对氟对氯的选择。通过改变两性离子聚合物的组成，可以对不同离子进行靶向选择。

许多可用的过滤膜通过粒子或分子大小和电荷的显著差异来分离分子，但由于单个原子离子的大小和电荷几乎相同，因此在区分单个原子离子方面面临挑战。

然而，塔夫茨大学的研究人员开发的膜可以分离出只相差原子直径一小部分的离子，即使它们的电荷几乎相同。

这项研究得到了总部位于剑桥的Zwitterco公司的资助。这项工作将继续寻找扩大离子分离膜生产规模的方法，以测试其在工业条件下的应用。

来源:https://now.tufts.edu/