Mới đây, các nhà nghiên cứu từ Penn State, Đại học Texas tại Austin đã công bố một phát hiện quan trọng trong việc hiểu rõ cách thức các màng lọc lọc khoáng chất từ nước giúp sản xuất nước sạch với chi phí thấp hơn, các phát hiện đã được đăng trên tạp chí Science.
Hiện nay, màng khử muối hoạt động như một bộ lọc nước mặn: đẩy nước chảy qua màng, phương pháp này giúp loại bỏ muối và các hóa chất khác khỏi nước, làm sạch hàng tỷ gallon nước cho nông nghiệp, sản xuất năng lượng và nước uống. Quá trình này có vẻ đơn giản nhưng nó chứa đựng những kỹ thuật phức tạp mà các nhà khoa học vẫn đang cố gắng tìm hiểu.
Nhóm nghiên cứu đã hợp tác với Công ty DuPont Water Solutions – công ty sản xuất sản phẩm khử muối quy mô lớn, phát hiện ra một số vấn đề có thể tìm ra cách giảm chi phí sản xuất nước sạch. Họ xác định rằng thành phần hóa học để xác định màng lọc khử muối không nhất quán về mật độ và phân bố khối lượng, điều này có thể làm giảm hiệu suất của chúng. Mật độ của màng ở cấp nano thực sự quan trọng đối với hiệu suất sản xuất nước.
Manish Kumar, phó giáo sư tại Khoa Kỹ thuật Dân dụng, Kiến trúc và Môi trường tại UT Austin, đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Màng thẩm thấu ngược được sử dụng rộng rãi để làm sạch nước, nhưng vẫn còn rất nhiều điều chúng ta chưa biết về chúng. Chúng tôi thực sự không thể nói rõ cách thức nước di chuyển qua chúng, vì vậy tất cả những cải tiến trong 40 năm qua về cơ bản được thực hiện trong “bóng tối”.
Các tài liệu chứng minh rằng, hiểu biết này có thể tăng hiệu suất của các màng được thử nghiệm lên 30% – 40%, có nghĩa là làm sạch nhiều nước hơn trong khi sử dụng ít năng lượng hơn. Điều đó có thể giúp tăng khả năng tiếp cận với nước sạch và tiết kiệm hóa đơn nước cho các hộ gia đình cá nhân, doanh nghiệp…
Màng thẩm thấu ngược hoạt động bằng cách tạo áp lực lên một mặt. Các khoáng chất đọng ở đó, trong khi nước đi qua. Các nhà nghiên cứu cho biết, mặc dù hiệu quả hơn các quy trình khử muối không qua màng lọc, nhưng quá trình này vẫn tốn một lượng lớn năng lượng. Việc cải thiện hiệu quả của màng lọc có thể giảm bớt gánh nặng này.
“Quản lý nước ngọt đang trở thành một thách thức quan trọng trên toàn thế giới. Tình trạng thiếu hụt, hạn hán – với các kiểu thời tiết khắc nghiệt ngày càng gia tăng, dự kiến vấn đề này sẽ còn trở nên ngày càng nghiêm trọng hơn. Do vậy, điều tối quan trọng là phải có sẵn nước sạch, đặc biệt là ở những vùng ít tài nguyên”, Enrique Gomez, giáo sư kỹ thuật hóa học tại Penn State, đồng tác giả nghiên cứu nhấn mạnh.
Quỹ Khoa học Quốc gia và DuPont đã tài trợ cho nghiên cứu này. Các nhà nghiên cứu của DuPont phát hiện ra rằng các màng lọc dày hơn thực sự chứng tỏ khả năng thẩm thấu tốt hơn. Điều này gây ngạc nhiên vì kiến thức thông thường là độ dày làm giảm lượng nước có thể chảy qua màng.
Hiện nhóm nghiên cứu đang tiếp tục nghiên cứu cấu trúc của các màng lọc, cũng như các phản ứng hóa học liên quan đến quá trình khử muối. Họ cũng đang xem xét giải pháp phát triển các màng lọc tốt nhất với các vật liệu cụ thể, chẳng hạn như màng lọc bền chắc nhưng dai dẻo, có thể ngăn chặn sự hình thành sự phát triển của vi khuẩn.
Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201231141511.htm
