Over de afgelopen jaren, grafeenoxidemembranen zijn voornamelijk bestudeerd voor waterontzilting en kleurstofscheiding. Echter, membranen hebben een breed scala aan toepassingen, zoals in de voedingsindustrie. Een onderzoeksgroep onder leiding van Aaron Morelos-Gomez van het Global Aqua Innovation Center van Shinshu University onderzocht de toepassing van grafeenoxidemembranen voor melk, die typisch dichte vervuilende lagen op polymere membranen creëert.

Grafeenoxidemembranen hebben het voordeel een poreuze vervuilingslaag te creëren. Daarom, hun filtratieprestaties kunnen beter worden gehandhaafd dan commerciële polymere membranen. De unieke chemische en laminaire structuur van het grafeenoxidemembraan maakte een verbeterde permeatie van lactose en water mogelijk terwijl vet werd afgestoten, eiwitten, en wat mineralen. Dus de textuur, smaak, en voedingswaarde van melk werden beter bewaard dan met commerciële polymeermembranen.

De concentratie van lactose en lactosepermeaatflux was veel hoger dan die van commerciële nanofiltratiemembranen, vanwege de poreuze vervuilingslaag en de unieke laminaire structuur van het grafeenoxidemembraan. De onomkeerbare vervuiling werd verbeterd door een ondersteuningsmembraan te gebruiken met een poriegrootte van 1 m voor het grafeenoxidemembraan. Dit veroorzaakte de vorming van een poreuze vervuilingslaag die een hogere terugwinning van waterflux mogelijk maakte na melkfiltratie.

Met de nadruk op zijn uitstekende aangroeiwerende eigenschappen en hoge selectiviteit voor lactose, dit baanbrekende werk demonstreert de toepassing van grafeenoxidemembranen voor de voedingsindustrie, met name de zuivelindustrie. Deze methode behoudt een hoog potentieel voor het verwijderen van suikers uit dranken met behoud van andere ingrediënten, waardoor hun voedingswaarde toeneemt. De hoge aangroeiwerende eigenschap tegen een oplossing die rijk is aan organisch materiaal, zoals melk, maakt het ook een ideale kandidaat voor andere toepassingen zoals afvalwaterbehandeling en medische toepassingen. De groep is van plan om toepassingen van grafeenoxidemembranen te blijven onderzoeken.

Dit werk was gebaseerd op de eerdere bevindingen van de groep om gesproeicoate grafeenoxidemembranen te maken voor waterontzilting in Natuur Nanotechnologie 12 (2017), 1083-1088. De membranen vertoonden verbeterde chemische stabiliteit door het toevoegen van grafeen met weinig lagen, terwijl ze na vijf dagen gebruik stabiele filtratieprestaties vertoonden. In aanvulling, De depositiemethode door spraycoating is veelbelovend voor schaalbaarheid.