Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Hệ thống lọc nước xanh hoạt động không cần kim loại nặng hoặc hóa chất ăn mòn (26/02/2019)

Các nhà nghiên cứu tại Viện Kỹ thuật chế biến (IPE) thuộc Viện Khoa học Trung Quốc và Đại học Dương Châu (YZU) đã phát triển một kỹ thuật hiệu quả và tiết kiệm năng lượng để xử lý nước bằng các tấm nitrit cacbon graphit. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Chem.

Mẫu thiết bị Hệ thống lọc nước do IPE nghiên cứu. Ảnh: Dan Wang

Mẫu thiết bị đã lọc nước chứa mầm bệnh trong vòng 30 phút và tiêu diệt hơn 99,9999% vi khuẩn như E. coli, đáp ứng yêu cầu nước uống sạch của Trung Quốc. Không giống như các chất khử trùng quang xúc tác dựa vào kim loại, kỹ thuật mới đã đạt tiêu chuẩn này mà không để lại chất ô nhiễm thứ cấp hoặc dư lượng ion kim loại nặng, có triển vọng thay thế cho các công nghệ ít thân thiện với môi trường.

"Ứng dụng trong tương lai của công nghệ khử trùng xúc tác quang có thể làm giảm đáng kể tình trạng khan hiếm nước sạch và thiếu năng lượng trên toàn cầu", Dan Wang, giáo sư tại Viện Kỹ thuật chế biến và là đồng tác giả nghiên cứu nói.

Không giống như các quy trình lọc nước truyền thống sử dụng ánh sáng cực tím, khử trùng bằng clo hoặc ozon, phương pháp xúc tác quang xử lý nước an toàn với môi trường, miễn là sử dụng chất xúc tác phù hợp. Tuy nhiên, các chất xúc tác xanh hơn có xu hướng kém hiệu quả so với các chất xúc tác từ kim loại. Các chất xúc tác cacbon được nghiên cứu rộng rãi như ống nano cacbon và graphene oxit, không đủ hiệu quả để đáp ứng các mục đích xử lý nước thực tế vì chúng không tạo ra đủ oxy phản ứng để xử lý mầm bệnh.

Nhóm nghiên cứu đã tìm cách khắc phục những hạn chế với thiết kế xúc tác độc đáo. Các nhà khoa học sử dụng các tấm nano nitrit cacbon graphit, vật liệu hai chiều siêu mỏng với các tính chất điện tử phù hợp để hấp thụ ánh sáng và tạo ra oxy phản ứng. Cấu hình này đã giúp thúc đẩy phản ứng bằng cách sản sinh nhiều hydro peroxit diệt khuẩn hiệu quả bằng cách oxy hóa thành tế bào của chúng và phá hủy cấu trúc hóa học của chúng.

Kết quả nghiên cứu này cũng như sự đơn giản của thiết kế và vật liệu rẻ tiền, có nghĩa là công nghệ này sẽ tương đối dễ dàng để phát triển trên quy mô lớn. Nhóm nghiên cứu dự định cải tiến kỹ thuật trước khi đưa vào thương mại hóa. Bước tiếp theo, các nhà khoa học lập kế hoạch cải thiện hiệu quả bằng cách mở rộng khả năng hấp thụ photon của vật liệu, tạo ra loại sợi kháng khuẩn và cải tiến quy trình xử lý tấm nano.

Nguồn: N.T.T (NASATI)/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 18/2/2019