Vật liệu composite làm sạch nước

Nước ngọt, nước sạch trực tiếp từ vòi nước là một sự xa xỉ thực sự. Ở các nước đang phát triển, người ta thường không có lựa chọn nào khác ngoài việc sử dụng một con sông bị ô nhiễm để uống nước. Bộ lọc nước có thể giúp bằng cách nhanh chóng chuyển đổi bề mặt ô nhiễm hoặc nước ngầm bị ô nhiễm thành nước uống an toàn. Trong tạp chí Angewandte Chemie, các nhà nghiên cứu đã giới thiệu một vật liệu composite đa chức năng mới, loại bỏ các tạp chất vô cơ, hữu cơ, phóng xạ và vi khuẩn khỏi nước.

Thông thường, lọc nước liên quan đến một loạt các bộ lọc, mỗi loại được thiết kế để loại bỏ một loại tạp chất duy nhất. Ngược lại, vật liệu lọc mới này là một bộ lọc tổng hợp. Các nhà khoa học từ các trường đại học Ulm (Đức) và Zaragoza (Tây Ban Nha) đã bắt tay vào một phương pháp tương đối mới để thiết kế các vật liệu, cho phép các thành phần phân tử được lắp ráp thành các vật liệu composite đa chức năng được gọi là vật liệu SILP (các giai đoạn ion lỏng). Chất lỏng ion là muối tan trong nhiệt độ phòng, làm cho chất lỏng không bị hòa tan trong dung môi. Khi một chất ion được hấp phụ vào một chất nền vững chắc, nó tạo thành một vật liệu composite rắn với các tính chất có thể được điều chỉnh một cách có chọn lọc thông qua sự biến đổi hóa học.

Các nhà nghiên cứu dẫn đầu bởi Scott G. Mitchell và Carsten Streb đã sản xuất ra các SILP đầu tiên dựa trên polyoxometallates (POM). POMs là các phân tử kim loại chuyển tiếp phân tử, trong đó các nguyên tử kim loại được nối bằng các nguyên tử oxy để tạo thành một mạng lưới ba chiều. Đối với các vật liệu lọc mới, họ đã chọn các anion polyoxotungstate. Các anions có một vị trí liên kết có thể bẫy ion kim loại nặng. Các phản ứng họ chọn là các cation tetraalkylammonium phóng to được biết đến vì hiệu quả kháng khuẩn của chúng. Các chất lỏng ion hoá kết quả là k hydro nước, hòa nhập với nước, và tạo thành các lớp mỏng ổn định trên bề mặt. Bằng cách sử dụng một chất hỗ trợ silic dioxide xốp, các nhà nghiên cứu đã thu được các loại bột khô, chảy tự do dễ dàng vận chuyển và xử lý.

Trong thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, các anion của các hợp chất mới đã loại bỏ được các ion chì, niken, đồng, crom và coban. Uranium phóng xạ ở dạng UO (2) (2+) bị giữ lại trực tiếp bởi lớp silicon dioxide. Tương tự như vậy, chất nhuộm trityl màu xanh hòa tan trong nước cũng thường được sử dụng trong ngành công nghiệp dệt cũng là do tính chất béo của chất lỏng ion. Các cation kháng khuẩn có hiệu quả ngăn chặn sự phát triển của E. coli. vi khuẩn.

Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng các vật liệu lọc POM-SILP mới của họ sẽ tạo cơ sở cho việc phát triển các hệ thống lọc được thiết kế đặc biệt có chứa chất gây ô nhiễm có thể sử dụng để làm sạch nước ở các vùng sâu vùng xa và các quốc gia đang phát triển cũng như xử lý sự cố sau thiên tai và tai nạn hóa học.