工程师们设计了一种从水中去除有害大肠杆菌的新方法

莫纳什大学的工程师提出了一种改进的方法，可以使用石墨氮化碳和阳光从水中去除潜在的致命细菌，例如大肠杆菌。由莫纳什大学化学工程系张希旺教授领导的国际团队将石墨氮化碳与聚乙烯亚胺(PEI)结合使用，分别在45分钟和60分钟内从水中破坏了有害病原体大肠杆菌和粪肠球菌。

这种新的光催化剂方法成本低且不含金属，可防止过滤过程中浸出金属离子的二次污染。

如果规模扩大，这种太阳能驱动的方法可以显着改善大量水的处理。在有淡水供应有限的国家，它也有可能被整合到当前的太阳能水消毒技术中。

张教授发表在《应用催化B：环境》杂志上说，将其光催化剂整合到太阳能水消毒技术中几乎可以确保以更可持续的方式进行彻底和快速的消毒。

张教授说：“由水传播的病原体引起的传染病威胁着全世界人民的健康。”她也是ARC节能分离研究中心的主任。

“石墨氮化碳作为用于水消毒的无金属光催化剂而受到广泛关注。但是，它在利用光催化完全去除病原体的能力方面受到限制。我们能够做的是将石墨氮化碳与PEI融合以增强该材料的光催化性能并在水性细菌上进行了测试，我们发现PEI官能化实际上可以调节石墨氮化碳上的光化学反应;我们发现石墨氮化碳上带正电荷的PEI可以促进光催化剂与细菌之间的接触细胞(带负电荷的表面)通过静电粘附，可以使活性氧杀死被捕获的细菌细胞。”

该研究小组在ACS催化部上发表的先前研究发现，石墨氮化碳上的PEI为光致空穴提供了陷阱位置。通过这种方式，PEI可以调节光化学反应，从而为细菌灭活生成更多的活性氧。

通过该过程，PEI将复合光催化剂的表面电荷改变为正电荷。在自然界中，细菌细胞的表面由于其细胞结构的特定部分而带负电。

这样，石墨化硝酸碳上带正电的PEI可以通过静电粘附促进光催化剂与细菌细胞之间的接触。这样，PEI将细菌细胞捕获在水中。然后，被捕获的细胞通过光催化被生成的活性氧杀死。

通过此过程，在太阳光照射下，研究团队能够在45分钟内从水中去除99.99%的大肠杆菌，并在60分钟内去除相同百分比的粪肠球菌。

张教授说：“ PEI的功能化过程很简单。在进一步研究光催化装置的开发之后，可以与世界各地的绝望社区共享。”

喜旺张教授(蒙纳士大学，化学工程)领导了这项研究，题为“协同促进调节活性氧的产生和细菌-photocatalyst在石墨烯接触的碳由聚乙烯亚胺快速水消毒硝酸盐。”

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