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众所周知，日子用水安全与人体健康休戚相关，而水有必要通过严厉的消毒灭菌处理才干运用，不然水中存在的细菌、病毒等微生物将会导致腹泻等人体不适乃至更严峻的生命健康要挟。日子用水中对细菌总数、大肠杆菌总数两项惯例目标进行严控，若干针对乡镇日子用水水质安全的调查研讨发现：比较其他毒理目标、物化目标，微生物目标超支是导致绝大部分地区水质不合格的首要原因。
近期，我国海洋大学资料学院陈守刚教授课题组关于在线高速水处理消毒技能研讨范畴取得重要开展，该资料拼装器材初次完成在外接电压10 V，水流速度每分钟1升的情况下，完成了水中细菌99.9%的高效杀灭。相关效果别离宣布在世界闻名化工期刊Chemical Engineering Journal和环境纳米资料闻名期刊Environ. Sci.: Nano等学术期刊上。该电灭菌器材简略经济，灭菌高效，环保安全，有望在饮用水、热水器和饲养废水等灭菌范畴得到运用（国家发明专利公开号：201810511044.9；201910804761.5）。
当时一般水处理的办法最重要的包括氯系消毒法、臭氧处理等化学办法和紫外灭菌等物理办法。氯系消毒试剂因为其强氧化性、价格低廉、易贮存运送等优现在在水处理中运用广泛，但水处理的一起会发作较多的有毒副产物，对人们健康存在致癌危险；臭氧水解时会开释具有强氧化性的羟基自由基，使细菌失活，但这种气体不稳定，易对人体形成损害，别的较高的消毒本钱也约束了其规划运用，紫外灭菌技能在水处理方面临水体弄清度有较高要求，且消毒才能不耐久，设备花费较高。
跟着纳米资料的继续不断的开展，为处理传统水消毒技能的坏处，新式的纳米资料及处理技能被不断研讨和探究。电穿孔灭菌技能在水消毒范畴应运而生，因为其消毒速度快、不可逆、无副产物等优势得到广泛的认可。但是电穿孔灭菌技能需求施加一个极高的外电压（103V~106V），这也带来了高能耗以及安全性危险问题。近期研讨发现可以终究靠导电纳米线顶级完成电场的高度集中，在必定的外加电压下完成大肠杆菌的灭菌；自此，渐渐的变多的研讨人员开端将一维纳米线结构运用到电穿孔灭菌范畴。但现在电灭菌技能运用中存在两个共性的问题：选用纳米线电灭菌技能后，外加电压显着下降，但该电灭菌资料的导电性缺乏，所以首要面向静态水或许低流速的水净化处理，实践上日子用水的流速每分钟一般在 0.5 升到 3.0升，而现在资料是不满意实践流速需求的。因而怎么确保低电压下完成对高速菌液的快速原位灭菌的资料挑选和制备就成为需求处理的实践运用的要害科学问题。
此外根据实践运用需求，电灭菌资料一起要满意如下几个条件：1) 挑选资料通透性和耐腐蚀和抗老化功用要好，不影响水的流速；2) 资料外表具有针状突起结构且导电功用要好，更简略放电；3) 结构规划简略，本钱可控；4)资料要环境友好，水处理后的各项离子要契合国标。
图1. 泡沫铜上纳米线及嵌银碳膜资料不同倍数扫描电镜和透射电镜相片
根据实践需求，课题组挑选泡沫铜资料进行改性研讨，并据此规划了电灭菌器材进行实践运用测验。使用刻蚀工艺在泡沫铜上取得针状氧化亚铜纳米线（图 1），为了提高纳米线的导电性，使用简略的浸泡-烧结办法在纳米线上制得包覆镶嵌的纳米银颗粒的导电碳膜，外加金属颗粒显着提高功用涂层的导电性（图 2），且碳膜的固定使其耐水流冲刷的稳定性大大增强，即便外加低的电压也可到达好的瞬时强放电灭菌。
图2. 泡沫铜改性资料的能奎斯特测验和有限元模仿外加电压下电场效应示意图。注：标尺= 1 μm。
使用此资料拼装的器材如图 3 所示，器材中心空地也为菌液的灭菌供给了缓冲时刻，灭菌功率大大提高。该技能器材可在外接电压 8-10 V，水流速度在1升 每分钟的情况下，完成水中细菌 99.9%的杀灭。此消毒进程无副产物生成，ICP测验通过器材水溶液离子浓度契合国家标准，一起消毒之后无细菌复生现象发作。
图3. 抑菌功用测验过滤设备示意图。（a）灭菌试验实践设备图，（b,c）过滤设备模型及实物图，（c）两电极间的绝缘橡胶圈，（d） 改性泡沫铜资料的电极实物图。
图 4 活死菌检测验剂盒对 C/Cu2O-AgNPs 电极过滤前后的菌液染色成果：E. coli（a，b）和S. aureus（c，d），注：标尺= 20 μm。
课题研讨得到国家自然科学基金和山东省要点研制方案项目的支撑。
