我們?nèi)绾卧隗w內(nèi)輸送水激發(fā)了新的水過濾方法
一個(gè)由多學(xué)科的工程師和科學(xué)家組成的小組發(fā)現(xiàn)了一種新的水過濾方法，該方法可能會(huì)影響多種技術(shù)，例如海水淡化廠，透氣性和防護(hù)性織物以及氣體分離中的碳捕集。由德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校Cockrell工程學(xué)院的Manish Kumar領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在最新一期的自然納米技術(shù)中發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。
這項(xiàng)研究匯集了UT奧斯汀分校，賓州州立大學(xué)，田納西大學(xué)，復(fù)旦大學(xué)和伊利諾伊大學(xué)厄本那-香檳分校的研究人員，最初的靈感來自于我們的細(xì)胞在體內(nèi)輸送水的方式，并開始嘗試開發(fā)出人工水通道來跨膜運(yùn)輸水。目的是模仿水通道蛋白，水通道蛋白是一種必需的膜蛋白，可作為水通道并在某些細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)。水通道蛋白是快速有效的水過濾系統(tǒng)。它們?cè)谌梭w各個(gè)部位(眼睛，腎臟和肺部)的細(xì)胞膜上形成孔，而那里是最需要水的地方。
Kumar和團(tuán)隊(duì)未能完全按照計(jì)劃鏡像水通道蛋白系統(tǒng)。相反，他們發(fā)現(xiàn)了更有效的水過濾過程。與人體的水通道蛋白細(xì)胞彼此獨(dú)立有效地起作用不同，庫馬爾研究小組開發(fā)的膜不能單獨(dú)起作用。
但是，當(dāng)他組合其中的幾條創(chuàng)建“水線”網(wǎng)絡(luò)時(shí)，它們?cè)谒妮斔秃瓦^濾方面非常有效。水線是緊密連接的水分子鏈，它們移動(dòng)得非?？欤拖窕疖嚭退乃郊臆囈粯?。
考克雷爾學(xué)院土木，建筑和環(huán)境工程系的副教授庫馬爾說：“我們?cè)噲D復(fù)制水通道蛋白已經(jīng)很復(fù)雜的水傳輸過程，偶然發(fā)現(xiàn)了一種全新的，甚至更好的方法。” “那完全是偶然的。我們不知道它會(huì)發(fā)生。”
這些人造膜網(wǎng)絡(luò)可證明可用于從水中分離鹽，這是目前效率低下且成本高的過濾過程。與現(xiàn)有工藝相比，這種新型膜具有令人印象深刻的脫鹽性能，顯示出更多的選擇性鹽分和大概其他的污染物去除能力。
Kumar說：“就其選擇性和滲透性而言，我們的方法比目前的脫鹽工藝效率高出一千倍。” “通過目前的海水淡化系統(tǒng)的每10,000個(gè)鹽水分子中，可能不會(huì)濾除一個(gè)鹽分子。采用我們的新膜技術(shù)，每1000萬個(gè)水分子中就不會(huì)濾除一個(gè)鹽分子，同時(shí)保持了相當(dāng)?shù)乃畟鬏斔俣冗_(dá)到或優(yōu)于目前的膜。”
在整個(gè)職業(yè)生涯中，Kumar一直致力于開發(fā)利用生物分子模型功能并將其應(yīng)用于工程規(guī)模的材料和工藝。
他說：“甚至很難有效地模仿人體運(yùn)作的復(fù)雜性，尤其是在分子水平上。” “然而，這次自然是進(jìn)行更大發(fā)現(xiàn)的起點(diǎn)，而這一發(fā)現(xiàn)超出了我們的期望。”
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