Vật liệu sàng lọc nước biển thành nước uống

Màng graphene-oxit đã thu hút được sự quan tâm đáng kể khi ứng dụng đầy hứa hẹn cho các công nghệ lọc mới. Bây giờ sự phát triển được mong muốn sau khi tạo màng có khả năng sàng các muối thông thường đã đạt được.

Nghiên cứu mới cho thấy tiềm năng cung cấp nước uống sạch cho hàng triệu người đang phải vật lộn để tiếp cận nguồn nước sạch đầy đủ.

Các phát hiện mới từ một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Manchester đã được công bố trên tạp chí Nature Nanotechnology. Trước đây màng graphene-oxit đã cho thấy tiềm năng thú vị trong việc tách khí và lọc nước.

bai178

Màng graphene. Nguồn: Đại học Manchester

Màng graphen-oxit phát triển tại Viện Graphene Quốc gia đã chứng minh được khả năng lọc các hạt nano nhỏ, các phân tử hữu cơ và thậm chí các muối lớn. Cho đến nay, tuy nhiên, chúng không thể được sử dụng để sàng các muối thông thường được sử dụng trong công nghệ khử mặn, đòi hỏi sàng sàng thậm chí còn nhỏ hơn.

Các nghiên cứu trước đây tại Đại học Manchester đã phát hiện ra rằng nếu đắm mình trong nước, màng graphene-oxit trở nên hơi sưng lên và các muối nhỏ chảy qua màng cùng với nước, nhưng các ion hoặc các phân tử lớn hơn bị chặn.

Nhóm nghiên cứu ở Manchester đã phát triển thêm các màng graphene này và tìm ra một chiến lược để tránh sự sưng màng khi tiếp xúc với nước. Kích thước lỗ rỗng trong màng tế bào có thể được kiểm soát chính xác có thể làm giảm muối thông thường ra khỏi nước mặn và làm cho nó an toàn khi uống.

Do những tác động của biến đổi khí hậu tiếp tục làm giảm nguồn cung cấp nước của các thành phố hiện đại, các quốc gia giàu có hiện đại cũng đang đầu tư công nghệ khử muối. Sau những trận lũ lụt nghiêm trọng ở các thành phố giàu có ở California cũng đang tìm kiếm các giải pháp thay thế nước.

Khi muối thông thường tan trong nước, chúng luôn tạo thành một ‘vỏ’ các phân tử nước xung quanh các phân tử muối. Điều này cho phép các mao mạch nhỏ xíu của các lớp graphene-oxit để ngăn chặn muối chảy dọc theo nước. Các phân tử nước có thể đi qua rào cản màng và dòng chảy bất thường nhanh chóng, lý tưởng cho việc áp dụng các màng này để khử muối.

Giáo sư Rahul Nair, Đại học Manchester, cho biết: “Việc tạo ra các màng có khả năng mở rộng có kích thước lỗ đồng đều đến quy mô nguyên tử là một bước tiến quan trọng và sẽ mở ra những khả năng mới cho việc nâng cao hiệu quả công nghệ khử muối.

Chúng tôi cũng chứng minh rằng có những khả năng thực tế để mở rộng cách tiếp cận được mô tả và sản xuất hàng loạt các màng dựa trên graphene với kích cỡ sàng yêu cầu. “

Ông Jijo Abraham và Tiến sĩ Vasu Siddeswara Kalangi là những tác giả chính về nghiên cứu: “Các màng phát triển không chỉ hữu ích cho việc khử muối mà còn có thể điều chỉnh kích cỡ nguyên tử kích thước lỗ rỗng cũng mở ra cơ hội mới để chế tạo màng với – yêu cầu lọc có khả năng lọc ra các ion theo kích cỡ của chúng. ” ông Abraham nói.

Đến năm 2025, LHQ dự đoán rằng 14% dân số thế giới sẽ gặp phải sự khan hiếm nước. Công nghệ này có tiềm năng cách mạng hóa việc lọc nước trên toàn thế giới, đặc biệt ở các quốc gia mà không thể mua được các nhà máy khử muối quy mô lớn.

Hy vọng rằng các hệ thống màng graphene-oxide có thể được xây dựng trên các quy mô nhỏ hơn làm cho công nghệ này có thể tiếp cận được với các quốc gia không có cơ sở hạ tầng tài chính để cung cấp cho các nhà máy lớn mà không ảnh hưởng tới sản lượng nước ngọt sản xuất.