淡水中重金屬的存在是人類面臨的一個(gè)嚴(yán)重問題。對(duì)污染水中重金屬進(jìn)行高效去除的補(bǔ)救措施至關(guān)重要。然而，現(xiàn)有的研究往往忽視了世界衛(wèi)生組織（WHO）標(biāo)準(zhǔn)的污水質(zhì)量。此外，報(bào)告的條件要么對(duì)實(shí)際污染水平不現(xiàn)實(shí)，要么不適合大規(guī)模應(yīng)用。在這里，我們報(bào)道了用N， N'-二異丙基碳二亞胺（DIC）作為偶聯(lián)劑，通過加入pH響應(yīng)基團(tuán)（即賴氨酸）來制備兩性離子氧化石墨烯（GO）。然后將改性的氧化石墨烯-賴氨酸涂在市售的0.45微米尼龍膜上，并測(cè)試其選擇性去除合成水和人體血漿樣品中的有毒重金屬，同時(shí)保留必需金屬離子。因此，鉛是鎳、砷、鎘和汞（即保留50%至80%）中保留最多的有毒金屬（即保留99.99%，出水質(zhì)量符合世衛(wèi)組織標(biāo)準(zhǔn)）。這些復(fù)合膜還表現(xiàn)出優(yōu)異的抗污染性能和抑制細(xì)菌在膜表面的粘附，同時(shí)在長(zhǎng)時(shí)間和臨界跨膜壓力條件下保持穩(wěn)定的性能。這項(xiàng)研究標(biāo)志著環(huán)境技術(shù)的重大進(jìn)步，為選擇性去除重金屬污染物提供了有效的解決方案，特別是鉛解毒應(yīng)用。
流程圖1. 利用叔丁基 (OtBu) 基團(tuán)通過酯化作用保護(hù) Fmoc-Lys(BOC)–OH 的游離羧酸，然后從 ε-胺中去除 BOC 基團(tuán)。
流程圖 2. 受保護(hù)的賴氨酸的 ε-胺與 GO（由 DIC 活化）進(jìn)行酰胺偶聯(lián)，然后去除 Fmoc 和 OtBu 基團(tuán)以形成 GO-Lys。
圖1. a：GO（紅線）和 GO-Lys（藍(lán)線）的 FTIR 光譜。b：使用完整 XPS 光譜對(duì) GO 和 GO-Lys 進(jìn)行全面表征。c-e：Cs1、Ns1 和 Os1 處的解卷積峰揭示了 GO-Lys 中氧、碳和氮的精確結(jié)合能，表明存在潛在的鍵合相互作用。f：GO 和 GO-Lys 的表面電荷（以 zeta 電位表示）與 pH S 的關(guān)系。
圖2. a-c NY、NYGO 和 NGO-Lys 膜的頂視圖。d-f 相同膜以相似順序的橫截面圖像。g-i E. 糞腸球菌以不同的方式粘附在原始 NY 膜的表面。
圖3. a、b、c分別為NY、NYGO和NYGO- lys膜在酸性、中性和基礎(chǔ)條件下的接觸角（接觸角越小越親水）。d：在0.1 bar條件下運(yùn)行6天期間NYGO和NYGO- Lys的穩(wěn)態(tài)通量曲線；e：隨著TPM的增加，NYGO和NYGO- Lys的通量曲線。f：以NY、NYGO、NYGO- Lys污染后和正沖洗后的MQW通量回收率（FRR）相對(duì)于污染前的初始通量為單位。
圖4. a：與MCLs相比，飼料中的金屬污染物以及NYGO和NYGO- Lys膜的滲透物的ICPMS數(shù)據(jù)。（b-f）：表示NYGO和NYGO- Lys復(fù)合膜滲透液中Pb、Ni、Hg、Cd和As的殘留濃度隨進(jìn)料濃度的變化趨勢(shì)，ERL位于趨勢(shì)線與MCLs的交點(diǎn)。（g和h） pH影響NYGO和NYGO- Lys復(fù)合膜在恒定進(jìn)料濃度下保留金屬的能力，即所有進(jìn)料濃度均為1ppm。
圖5. NYGO-Lys 復(fù)合膜的X 截面 SEM 圖像 (A–C) ，其負(fù)載質(zhì)量分別為 0.3、0.42 和 0.71 mg/cm
2，平均厚度分別為 146.5、202 和 263 nm。
相關(guān)研究成果由曼徹斯特城市大學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院Syed Sibt-e-Hassan等人于2024年發(fā)表在Carbon (https://doi.org/10.1016/j.carbon.2024.118974 )上。原文：Lysine-functionalized graphene oxide on cost-effective microporous support: A hydrophilic and fouling resistant membrane for safe lead filtration
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
