Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Ánh sáng mặt trời có thể được sử dụng để loại trừ các chất ô nhiễm trong nước (24/12/2018)

Việc sử dụng bộ lọc phức tạp và hệ thống laser để tiêu diệt các chất gây ô nhiễm liên tục trong nước là không cần thiết. Một nhóm các nhà hóa học tại trường Đại học Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU), Đức đã phát triển một hệ thống mới hoạt động chỉ bằng năng lượng ánh sáng mặt trời. Hệ thống có cấu tạo đơn giản đến nỗi nó thậm chí có thể được vận hành ngoài trời trong những điều kiện cơ bản nhất. Bài báo về nghiên cứu được đăng tải trên tạp chí Chemistry-a European Journal.

Quá trình sử dụng ánh sáng mặt trời đơn thuần để tiêu diệt các chất ô nhiễm nước.

Ảnh: Robert Naumann/MLU

Nghiên cứu của nhóm MLU dựa vào cơ chế di chuyển của các electron tự do trong nước, được gọi là các electron được hydrat hóa, để làm suy giảm nồng độ của các chất ô nhiễm hòa tan. Giáo sư Martin Goez của MLU giải thích: "Các electron này cực kỳ linh hoạt và có thể được sử dụng cho rất nhiều phản ứng. Chúng có khả năng phân hủy ngay cả những chất gây ô nhiễm nhất".

Tuy nhiên, để làm việc này phải giải phóng các electron ra khỏi các hợp chất phân tử liên kết chặt chẽ với chúng. Cho đến nay, để tạo ra các hạt electron cần thiết phải sử dụng chùm tia laser phức tạp và chi phí đắt tiền. Nhóm nghiên cứu của Goez đã nghiên cứu trong nhiều năm về việc tìm kiếm một giải pháp thay thế. Vài tháng trước đây, nhóm cũng đã giới thiệu một phương pháp tiếp cận mới, trong đó, họ chỉ sử dụng một diode phát sáng xanh làm nguồn năng lượng duy nhất.

Vitamin C và dấu vết của một phức hợp kim loại đóng vai trò làm chất xúc tác được sử dụng để mang lại phản ứng mong muốn. Tuy nhiên, chất xúc tác phải được bọc trong các khoang chứa nhỏ gọi là micelles. Điều này làm giảm hiệu quả của phản ứng, và bản thân các phân tử micelle chỉ phân hủy một phần.

Do đó, nhóm đã tìm các phương pháp khác để thay thế những chất phụ gia này. Cuối cùng, họ tìm thấy câu trả lời trong chất xúc tác anion có điện tích cao dựa trên phức hợp kim loại ruthenium. Bằng cách kết hợp chất xúc tác mới với urat (một muối axit uric), các nhà nghiên cứu đã có thể thực hiện phản ứng mong muốn trong môi trường nước mà không cần sử dụng các phân tử micelles bằng cách khai thác lực đẩy tĩnh điện (Coulombic repulsions). Các nghiên cứu sâu hơn đã cho thấy rằng phương pháp mới không chỉ là hiệu quả trong việc tạo ra các electron ngậm nước, mà còn có nhiều ứng dụng khác nhau.

Goez nhấn mạnh: “Phương pháp tiếp cận mới của chúng tôi dễ thực hiện đến nỗi thậm chí nó không cần phải diễn ra trong quy mô phòng thí nghiệm. Nhóm của ông đã tiến hành một thử nghiệm tại chỗ và thử nghiệm phương pháp tiếp cận mới của họ trong môi trường nước bị nhiễm axit chloroacetic. Kết quả là: các chất ô nhiễm được loại bỏ trong một mẫu nước nhỏ ngay cả trong điều kiện chỉ có một lượng ánh nắng mặt trời vừa phải. Họ cũng cho biết các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung xem xét liệu phương pháp mới cũng có thể được áp dụng nhằm loại bỏ các chất gây ô nhiễm ở quy mô lớn hay không”.

Nguồn: P.K.L (NASATI)/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 05/12/2018