Angew：MXene膜助力污水处理

抗生素和不受控制的药物释放给全球带来了日益严重的环境污染问题。据报道抗生素的含量已经低于ppm甚至ppb水平，这将对生态系统造成毁灭性的灾难，并有可能产生可怕的对原抗生素有耐药性的超级细菌。一些特殊的抗生素甚至对水生生物有很高的毒性。因此，高效的废水处理技术急需得到发展。

成果简介

     近日，华南理工大学的王海辉教授和魏嫣莹研究员以及德国汉诺威大学Jürgen Caro教授在国际顶级期刊Angewandte Chemie International Edition发表了题目为“Antibiotics Separation with MXene Membranes Based on RegularlyStacked High-Aspect-Ratio Nanosheets”的论文。在这项工作中，使用高度规则的层压膜（由2-4微米Ti₃C₂T_x纳米片组装而成）将七种典型抗生素(含水、醇溶性抗生素)成功地从相应的水溶液和乙醇溶液中分离出来。制得的Ti₃C₂T_x膜溶剂透过性比其它大多数聚合物的纳滤膜高一个数量级，且相似的抗生素都不得通过。这种高通量归因于由较高含量的Ti₃C₂T_x纳米片组成的规律二维(2D)结构。此外，官能团和抗生素之间的静电作用也影响排斥反应，提高了防污能力。这种二维Ti₃C₂T_x膜进一步拓宽了层状材料在高附加值药品的分离纯化的应用范围。

图 1 Ti₃C₂T_x纳米片的表征。

图 2 Ti₃C₂T_x膜的表征。

图 3 Ti₃C₂T_x膜的抗生素分离性能。

图 4 Ti₃C₂T_x膜的分子分离机理。

结 论

综上所述，由Ti₃C₂T_x纳米片组装的二维层状膜具有优异的抗菌药物分离性能，不仅体现在水溶液中，也在乙醇溶液中。分离其机理主要对分子大小选择性筛分。在适当的pH值下，静电斥力促使薄膜拒绝抗生素透过。在分离过程中规则的层间空间和表面亲水基团主导了分离性能及防污性能。制得的Ti₃C₂T_x膜溶剂透过性比其它大多数聚合物的纳滤膜高一个数量级。这种Ti3C2Tx膜拓展了层状膜在药物纯化、污水处理和医疗污水处理中的应用。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202002935

信息来源： MXene学术