Nguồn nước ngọt của thế giới đang thiếu hụt. Theo Liên Hợp Quốc, tình trạng khan hiếm nước ảnh hưởng đến ước tính 1,9 tỷ người và 2,1 tỷ người sống với các dịch vụ nước uống không được quản lý một cách an toàn. Điểm quan trọng của sự khan hiếm nước đã khiến các nhà khoa học tìm kiếm những cách thức mới và hiệu quả để tận dụng tối đa các nguồn phi truyền thống, bao gồm nước biển, nước lợ và nước thải.
Màng polymer, hoạt động như một bộ lọc khử muối và loại bỏ các chất gây ô nhiễm từ nhiều nguồn nước khác nhau, đã hỗ trợ xử lý nước, nhưng khả năng chọn lọc vẫn là một thách thức đáng kể khi nói đến tính chất hóa học lọc – một nguy cơ tiềm tàng đối với môi trường và sức khỏe con người.
Các kỹ sư hóa học và phân tử sinh học tại Đại học Notre Dame và Đại học Purdue đã nghiên cứu các màng polymer khối tự lắp ráp, cho phép kích thước lỗ thoát tùy chỉnh và đồng nhất, làm nền tảng cho các hệ thống xử lý nước. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Partner Journals – Clean Water , xác định nền tảng này có tiềm năng thúc đẩy các công nghệ xử lý nước.
“Hầu hết các màng xử lý nước hiện đại được thiết kế để cho nước đi qua trong khi lọc chất gây ô nhiễm”, William Phillip, phó giáo sư tại Khoa Hóa học và Công nghệ Sinh học phân tử tại Notre Dame cho biết. “Cách tiếp cận này hạn chế khả năng loại bỏ hoặc thu hồi các loài hòa tan dựa trên nhận dạng hóa học của chúng. Điều thú vị về màng polymer khối tự lắp ráp là bạn có thể thiết kế cấu trúc nano và hóa học thành lỗ của màng thông qua thiết kế các phân tử khối polymer Khả năng này có khả năng mở ra một loạt các cơ chế tách mới có thể phân lập các loài dựa trên nhận dạng hóa học, từ đó có thể giúp cho việc tái sử dụng nước thải phi tập trung hóa ”.
Phillip và nhóm nghiên cứu tập trung vào các màng polyme khối vì cấu trúc và chức năng nano được xác định rõ. Họ đã có thể phân tử kỹ thuật các tính chất hóa học của polymer để tạo ra các khu vực rộng lớn của màng có hiệu suất cao, giảm kích thước lỗ chân lông và thiết kế các bộ phận tường lỗ chân lông đa chức năng để tách riêng biệt chất tan. Các màng về cơ bản có thể được tùy chỉnh tùy thuộc vào nguồn nước và điều trị cần thiết.
Màng có tính chọn lọc hơn và có khả năng đàn hồi tốt hơn đối với một số loại phơi nhiễm nhất định như chlorine hoặc axit boric và ít bị thu thập các đặc tính không mong muốn – hoặc ô nhiễm – hơn các tùy chọn hiện đại có thể cải thiện điều trị theo nhiều cách. Họ có thể giảm số lượng lọc cần thiết để tưới, kiểm soát nồng độ clo vào hệ thống để giúp hiệu ứng rừng sinh học và giảm nhu cầu hóa chất để làm sạch màng – giảm chi phí vận hành và tác động môi trường.
Các ứng dụng toàn cầu rất quan trọng khi xem xét những quần thể đó mà không có nguồn nước uống thích hợp và nguồn lực hạn chế.
Chuyển đổi công nghệ từ phòng thí nghiệm sang thực hành đặt ra những thách thức riêng sẽ cần được giải quyết trong những năm tới. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu hy vọng quá trình chuyển đổi có thể được thực hiện vì một số kỹ thuật được sử dụng để tạo ra các polyme khối tự lắp ráp phù hợp với thực hành chế tạo màng hiện tại.
Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/05/180504122358.htm
