淡水中重金属的存在是人类面临的一个严重问题。对污染水中重金属进行高效去除的补救措施至关重要。然而，现有的研究往往忽视了世界卫生组织（WHO）标准的污水质量。此外，报告的条件要么对实际污染水平不现实，要么不适合大规模应用。在这里，我们报道了用N， N'-二异丙基碳二亚胺（DIC）作为偶联剂，通过加入pH响应基团（即赖氨酸）来制备两性离子氧化石墨烯（GO）。然后将改性的氧化石墨烯-赖氨酸涂在市售的0.45微米尼龙膜上，并测试其选择性去除合成水和人体血浆样品中的有毒重金属，同时保留必需金属离子。因此，铅是镍、砷、镉和汞（即保留50%至80%）中保留最多的有毒金属（即保留99.99%，出水质量符合世卫组织标准）。这些复合膜还表现出优异的抗污染性能和抑制细菌在膜表面的粘附，同时在长时间和临界跨膜压力条件下保持稳定的性能。这项研究标志着环境技术的重大进步，为选择性去除重金属污染物提供了有效的解决方案，特别是铅解毒应用。
 

流程图1. 利用叔丁基 (OtBu) 基团通过酯化作用保护 Fmoc-Lys(BOC)–OH 的游离羧酸，然后从 ε-胺中去除 BOC 基团。
 

流程图 2. 受保护的赖氨酸的 ε-胺与 GO（由 DIC 活化）进行酰胺偶联，然后去除 Fmoc 和 OtBu 基团以形成 GO-Lys。
 

图1. a：GO（红线）和 GO-Lys（蓝线）的 FTIR 光谱。b：使用完整 XPS 光谱对 GO 和 GO-Lys 进行全面表征。c-e：Cs1、Ns1 和 Os1 处的解卷积峰揭示了 GO-Lys 中氧、碳和氮的精确结合能，表明存在潜在的键合相互作用。f：GO 和 GO-Lys 的表面电荷（以 zeta 电位表示）与 pH S 的关系。
 

图2. a-c NY、NYGO 和 NGO-Lys 膜的顶视图。d-f 相同膜以相似顺序的横截面图像。g-i E. 粪肠球菌以不同的方式粘附在原始 NY 膜的表面。
 
 
图3. a、b、c分别为NY、NYGO和NYGO- lys膜在酸性、中性和基础条件下的接触角（接触角越小越亲水）。d：在0.1 bar条件下运行6天期间NYGO和NYGO- Lys的稳态通量曲线；e：随着TPM的增加，NYGO和NYGO- Lys的通量曲线。f：以NY、NYGO、NYGO- Lys污染后和正冲洗后的MQW通量回收率（FRR）相对于污染前的初始通量为单位。
 

图4. a：与MCLs相比，饲料中的金属污染物以及NYGO和NYGO- Lys膜的渗透物的ICPMS数据。（b-f）：表示NYGO和NYGO- Lys复合膜渗透液中Pb、Ni、Hg、Cd和As的残留浓度随进料浓度的变化趋势，ERL位于趋势线与MCLs的交点。（g和h） pH影响NYGO和NYGO- Lys复合膜在恒定进料浓度下保留金属的能力，即所有进料浓度均为1ppm。
 
 
图5. NYGO-Lys 复合膜的X 截面 SEM 图像 (A–C) ，其负载质量分别为 0.3、0.42 和 0.71 mg/cm²，平均厚度分别为 146.5、202 和 263 nm。
 
       相关研究成果由曼彻斯特城市大学科学与工程学院Syed Sibt-e-Hassan等人于2024年发表在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

转自《石墨烯研究》公众号