Khử muối bằng vào ánh sáng mặt trời và vật liệu khung hữu cơ - kim loại

Xuất bản : 27/08/2020

Các nhà khoa học đã thành công trong việc khử muối, lọc nước lợ và nước biển thành nước ngọt bằng chất hấp phụ và ánh sáng mặt trời. Với công nghệ mới này, nước sẽ được làm sạch hoàn toàn trong khoảng 30 phút, đạt tiêu chuẩn khử mặn của WHO, giá thành rẻ, hiệu quả hơn nhiều so với các công nghệ lọc hiện hữu.

Khoảng 71% bề mặt Trái đất được bao phủ bằng nước, trong đó, khoảng 97% là nước mặn. Do đó, việc khử muối, biến nước mặn (hoặc nước lợ) thành nước ngọt đang là hướng nghiên cứu của các nhà khoa học. Tuy nhiên, việc khử muối bằng nhiệt hóa hơi hay các công nghệc như thẩm thấu ngược còn tồn tại nhiều hạn chế: tiêu thụ nhiều năng lượng, phải sử dụng hóa chất làm sạch…

Giáo sư Huanting Wang thuộc Đại học Monash (Úc) và các cộng sự đã xây dựng quy trình khử muối mới, bằng cách sử dụng vật liệu khung hữu cơ - kim loại (metal-organic frameworks - MOFs) và ánh sáng mặt trời.

Vật liệu khung hữu cơ - kim loại (MOFs) được tạo thành từ các cầu nối hữu cơ và các tâm kim loại (làm điểm kết nối). MOFs có những tính chất độc đáo như có cấu trúc tinh thể, diện tích bề mặt riêng lớn, khung cấu trúc linh động, có thể thay đổi kích thước, hình dạng lỗ xốp và đa dạng nhóm chức hóa học bên trong lỗ xốp, chỉ cần một thìa cà phê nhỏ loại vật liệu này khi nở ra cũng đã đủ để che phủ một sân bóng đá.

Bằng cách đưa poly (spiropyran acrylate) (PSP) vào "lỗ chân lông” của MIL-5 (là loại vật liệu vốn có phản ứng với nước và carbon dioxide), các nhà nghiên cứu phát triển được một loại vật liệu MOF mới, có tên là PSP-MIL-53.

Thí nghiệm ban đầu cho thấy, sau 4 phút tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, MOF sẽ giải phóng tất cả ion muối. Với 1 kg PSP-MIL-53 có thể lọc được 139,5 l nước ngọt trong 1 ngày, tiêu thụ 0,11 wh/l năng lượng. Và trong 30 phút lọc, tổng lượng chất rắn hòa tan trong nước đạt được dưới 500 ppm (WHO quy định <600 ppm).

Các phát hiện mới về vật liệu PSP-MIL-53 sẽ giúp cho các nhà khoa học thêm nhiều lựa chọn với công nghệ màng lọc MOF khử muối. “Công trình của chúng tôi tạo ra một lộ trình mới thú vị cho việc tạo ra các loại vật liệu sử dụng năng lượng mặt trời và cải thiện độ ổn định của quá trình khử muối trong nước", Huanting Wang kết luận.

Nghiên cứu này được đăng trên tạp trí Nature Sustainability.

Diệu Huyền (CESTI) - Theo Techxplore.com

Nguồn:http://www.cesti.gov.vn

Các tin bài khác