인간이 이용한 물 중에는 인간 자신의 활동에서 발생한 수천 종류의 PPCPs가 존재하고 있다. PPCPs는 미량으로도 약물 내성을 일으키는 등 사람 및 생태계에 해를 끼칠 가능성이 있기 때문에, 인간이 이용한 물을 재생수로서 유효 이용하려면 PPCPs를 고효율로 처리할 수 있는 기술이 필요하다 .

　종래의 처리 기술에서는, 처리할 수 있는 PPCPs의 종류나 처리 효율에 한계가 있었던 것 외에, 조작의 번잡함이나 유독한 부산물의 발생, 코스트 고 등의 문제 등이 남아 있었다.한편 이번에 개발된 복합막은 양, 음, 중성의 PPCPs를 한번에 처리할 수 있어 재생수의 고도 이용에 있어서 큰 이점을 가진다고 한다.

　이 신규 복합막은, 양으로 대전한 탄소 양자 도트(Carbon Quantum Dot, 이하 CQD)를, 음으로 대전한 산화 그래핀(Graphene Oxide, 이하 GO)의 층간에 삽입함으로써, 층간에 정·음 전하 가 공존하는 혼합 전하형의 환경을 형성하여 다양한 극성의 PPCPs의 분리·제거를 가능하게 하는 것이다.정전적인 척력에 의해, 정·음의 어느 쪽으로 대전한 PPCPs도 통과를 방해하면서, 막층간은 강한 친수적 환경에 있기 때문에, 친수성·소수성의 차이에 의한 배척 효과가 작용하여 중성 PPCPs 막 투과도 불리하다.이와 같이, 상이한 극성의 광범위한 종류의 PPCPs를 일괄하여 분리 제거하는 효과를 얻을 수 있다고 하며, 실제로 실험에서 평가한 극성이 다른 37종류의 PPCPs 모두에 대해 높은 제거율을 얻었다. GO만의 막과 비교하면, 음이온형·중성 PPCPs의 제거율이 크게 향상되었을 뿐만 아니라, 음으로 대전하는 특성을 가지는 GO막만으로는 제거할 수 없는 정이온형 PPCPs에 대해서도, 최저라도 56% 이상의 제거율을 달성하였다.

　이 결과는 글로벌 수자원 문제 해결을 위한 고효율 재생수 처리 기술 개발에 도움이 될 것으로 기대된다.또한 앞으로는 복합막의 물리화학적 구조를 최적화하는 등 실용 수준까지 분리 성능을 높이는 연구를 진행하고 있다.

논문 정보:【Chemical Engineering Journal】Achieving overall rejection of pharmaceuticals and personal care products of different polarities by controlling interlayer charging environment of graphene oxide membrane using carbon quantum dots