纳米粒子（上图）可有效分解污染物并具有磁性，使其易于回收再利用（下图）。来源：改编自ACS Applied Materials & Interfaces 2022，DOI：10.1021/acsami.1c23466
现在，在ACS Applied Materials & Interfaces上报道的研究人员已经开发出可重复使用的纳米颗粒催化剂，其中掺入了葡萄糖，以帮助有效分解这些过滤器内的污染物，而不会损坏它们。
通常，脏污的废水过滤器不会被强酸、强碱或氧化剂堵塞。漂白剂等含氯氧化剂可以分解最顽固的有机碎屑。但它们也会损坏大多数商业纳滤系统中的聚酰胺膜，并产生有毒的副产品。一种较温和的漂白剂替代品是过氧化氢，但它会缓慢分解污染物。
此前，科学家将过氧化氢与氧化铁结合形成羟基自由基，从而提高过氧化氢在芬顿反应过程中的效率。然而，为了使芬顿反应清洁过滤器，需要额外的过氧化氢和酸，从而增加了财务和环境成本。避免这些额外化学物质的一种方法是使用葡萄糖氧化酶，它同时从葡萄糖和氧气中形成过氧化氢和葡萄糖酸。因此，Jianquan Luo 及其同事希望将葡萄糖氧化酶和氧化铁纳米颗粒结合到一个系统中，以催化基于 Fenton 的污染物分解，为膜过滤器创建一个高效而精细的清洁系统。
首先，研究人员将通过葡萄糖氧化酶和氧化铁纳米颗粒从聚酰胺过滤器中去除有机污染物与其他清洁方法（包括传统的芬顿反应）进行了比较。他们发现这种方法在分解常见污染物双酚 A 和亚甲蓝方面表现出色，同时还保留了更多的膜结构。
受到初步结果的鼓舞，该团队将葡萄糖氧化酶和氧化铁组合成一个纳米颗粒，并通过氨基桥将它们连接起来。
可重复使用的催化剂的制备和用于清洁聚酰胺 NF 膜的化学酶级联反应示意图。来源：张金轩
最后，他们测试了新的纳米颗粒清洁亚甲蓝浸泡过的纳米过滤膜的能力，他们污染并清洁了三个循环。在每个清洁周期后，用磁铁回收纳米颗粒并与新鲜葡萄糖一起重新使用以激活催化剂。纳米颗粒在清洁膜方面非常有效，使它们恢复到其初始水过滤能力的 94%。由于纳米颗粒不需要强化学物质并且很容易回收，研究人员表示，他们的新系统是一种清洁纳米过滤膜的“更环保”且更具成本效益的方法。
