Nghiên cứu ra các vật liệu mới với chi phí thấp và bền vững để giảm ô nhiễm không khí và nước

Một loại vật liệu mới có chi phí thấp và bền vững có thể thay thế than hoạt tính là lựa chọn ưu tiên để giảm ô nhiễm nước thải và không khí. Vật liệu được mô tả trong Frontiers in Chemistry, được tổng hợp không tốn kém từ chất thải rắn và polymer tự nhiên – và có thể cắt giảm các chất gây ô nhiễm trong không khí và nước thải thành công hơn than hoạt tính, chất hấp phụ tiêu chuẩn vàng hiện tại.

“Bài viết này cho thấy sự tổng hợp đơn giản của một vật liệu lai xốp mới, thu được bằng cách sử dụng vật liệu chi phí thấp và phụ phẩm” tác giả chính, Tiến sĩ Elza Bontempi từ Đại học Brescia, Italy cho biết. “Vật liệu được thiết kế trên cơ sở yêu cầu của Ủy ban châu Âu để phát triển một giải pháp vật liệu hướng thiết kế có giá cả phải chăng, bền vững và sáng tạo có thể làm giảm nồng độ hạt trong khu vực đô thị.”

Vật chất hạt – các hạt rắn và các giọt chất lỏng được tìm thấy trong không khí và phát ra từ các nhà máy điện, công nghiệp, ô tô và hỏa hoạn – có mặt khắp nơi ở các thành phố và thậm chí cả vùng nông thôn. Hơn nữa, hàng triệu tấn nước thải công nghiệp được thải vào vùng biển của thế giới mỗi năm. Cả hai hạt vật chất và thuốc nhuộm hữu cơ đều có độc tính cao đối với hệ sinh thái và nhân loại.

Than hoạt tính là chất hấp phụ phổ biến nhất được sử dụng để giảm thiểu ô nhiễm khí quyển và nước thải – nhưng tốn kém để sản xuất và tái sinh. Thách thức là tìm một giải pháp thay thế kinh tế.

Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu kết hợp một nguyên liệu tự nhiên phong phú, natri alginate (một polysaccharide có thể được chiết xuất từ ​​rong biển và tảo) với phụ phẩm công nghiệp khối lượng lớn, silica fume (một sản phẩm phụ của ferrosilicon hoặc hợp kim silicon chế biến) để tạo ra chất hấp phụ “xanh” tốt hơn than hoạt tính.

Tiến sĩ Bontempi cho biết: “Bài viết báo cáo các kết quả sơ bộ về khả năng của vật liệu mới để nắm bắt các hạt vật chất. Nó cũng có thể được sử dụng để xử lý nước thải. Đặc biệt, khả năng thay thế than hoạt tính của nó được chứng minh”.

Phương pháp tổng hợp đơn giản và dễ dàng để mở rộng quy mô. Lợi dụng các đặc tính gel của alginate, các nhà nghiên cứu kết hợp nó với sự phân hủy của natri-bicarbonate cấp thực phẩm (baking soda) để củng cố vật liệu. Thử nghiệm ô nhiễm nước thải được thực hiện bằng cách sử dụng thuốc nhuộm màu xanh methylen làm chất gây ô nhiễm mô hình. Vật liệu lai hấp thụ và loại bỏ thuốc nhuộm, ngay cả ở nồng độ cao, với hiệu quả 94%.

Các phân tích cho thấy, so với than hoạt tính, việc sản xuất vật liệu tiêu thụ ít năng lượng hơn (“năng lượng thể hiện”) trong khi vẫn để lại lượng khí thải carbon thấp hơn nhiều. Vật liệu này cũng đã chứng minh khả năng đáng khích lệ để bẫy các hạt khói thải của dầu diesel.

Vật liệu có thể được áp dụng như một lớp phủ, được sử dụng để phun hoặc đánh răng và được sử dụng để in 3D. Điều này có nghĩa là nó có thể được sử dụng để bao gồm các bề mặt xây dựng bên ngoài để loại bỏ vật chất cụ thể, cũng như thiết kế các đơn vị lọc nước.

Tính linh hoạt này là một bổ sung mới thú vị cho bộ công cụ của nhân loại để giảm ô nhiễm không khí và nước.

Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/03/180320084342.htm