Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Vật liệu mới có thể lọc các chất gây ô nhiễm nước (06/07/2017)

Một vật liệu mới có thể lọc một hóa chất công nghiệp độc hại, khó phân huỷ ra khỏi nước sinh hoạt hiệu quả hơn các phương pháp hiện tại.

Axit perfluorooctanoic, hoặc PFOA, bám vào môi trường trong nhiều năm và có thể gây ra vấn đề về sức khoẻ cho người và động vật. Một vật liệu polymer mới bẫy các phân tử PFOA, làm cho chúng dễ dàng được lọc ra khỏi nước, các nhà nghiên cứu báo cáo trong Tạp chí Journal of American Chemical Society ngày 14 tháng 6.

PFOA là một trong những phân tử có chứa flo được nghiên cứu kỹ trong những năm gần đây. Được biết đến như là các hợp chất perfluor hóa, các hóa chất này đã được sử dụng để sản xuất lớp phủ không dính trên dụng cụ nấu và trong các loại bọt chống cháy cho ngành công nghiệp hàng không và quân sự.

Nhiều nhà sản xuất đang dần dần loại bỏ PFOA và các hóa chất cùng loại của chúng, thay thế các phân tử ít độc hại hơn, nhưng vấn đề này vẫn chưa ổn. Một khi đã ở trong nước ngầm hoặc sông ngòi, các chất này có thể tồn tại trong nhiều năm mà không bị phá huỷ, nhờ vào các liên kết cacbon-flo bền chắc.

Theo Christopher Higgins, kỹ sư môi trường tại Trường Mỏ Colorado ở Golden, "Các hợp chất này rất có thể là một trong số các hóa chất hữu cơ bền nhất mà chúng ta đã tạo ra cho đến nay. Chúng không bị phân hủy tại bất kỳ thời điểm nào có ý nghĩa trong môi trường tự nhiên".

Phơi nhiễm với PFOA làm tăng nguy cơ u bướu ở loài gặm nhấm mặc dù không rõ liệu nó có làm tăng nguy cơ ung thư ở người hay không. Các nghiên cứu ở người đã cho thấy mối liên quan của hóa chất này với bệnh tuyến giáp (SN Online: 1/22/10), suy giảm miễn dịch và các vấn đề về phát triển bào thai. Vì PFOA có thể tích tụ trong cơ thể người qua thời gian, giới hạn phơi nhiễm với chất này theo khuyến cáo của Cơ quan Bảo vệ Môi trường là thấp - chỉ 0,07 phần tỷ trong nước sinh hoạt. Nhưng các nghiên cứu gần đây cho thấy nhiều hệ thống cấp nước của thành phố trên cả nước có nồng độ này cao hơn nhiều.

Một cách thông thường để loại bỏ các chất này ra khỏi nước là sử dụng vật liệu thu hút PFOA trong bộ lọc. Các phân tử PFOA tích tụ trên bề mặt của vật liệu, làm cho dễ dàng loại bỏ. Than hoạt tính được sử dụng rộng rãi để lọc nước theo cách này, nhưng các phân tử PFOA chỉ bị thu hút vừa phải bởi vật liệu này. Vì vậy, một số phân tử PFOA vẫn còn lại, đồng tác giả của nghiên cứu William Dichtel, một nhà hóa học thuộc Đại học Northwestern ở Evanston, IL., cho biết. "Chúng tôi đang nghiên cứu những ảnh hưởng tiêu cực đến sức khoẻ khi tiếp xúc với chúng ngay cả khi chúng chỉ ở nồng độ rất thấp. Rõ ràng là chúng ta cần loại bỏ chúng gần như hoàn toàn".

Vì vậy, Dichtel và nhóm nghiên cứu đã thiết kế một vật liệu có vẻ hoạt động tốt hơn. Đó là một polymer được làm từ các đơn vị lặp đi lặp lại của hai phân tử khác nhau liên kết với nhau: một phân tử hình vòng khổng lồ được gọi là beta-cyclodextrin được làm từ bột ngô và một phân tử giàu florua được gọi là decafluorobiphenyl, hoặc DFB. Fluor trong DFB làm cho polymer hấp dẫn hơn đối với các phân tử PFOA chứa flo, giúp chúng dính tốt hơn, Dichtel cho biết. Theo Karen Wooley, nhà hóa học tại Đại học A & M Texas ở College Station, không giống như than hoạt tính, là vật liệu "lấy tất cả", vật liệu mới này đặc biệt thu hút đối với các phân tử chứa flo khó lấy ra này.

Trong các thử nghiệm, polyme này đã loại bỏ được 95% PFOA ra khỏi nước, trong khi than hoạt tính chỉ loại bỏ được trên 50 phần trăm một ít. Polime tiếp tục hoạt động ngay cả bên cạnh các hóa chất thông thường trong nước mà thường làm giảm hiệu quả của than hoạt tính. Một lợi ích khác: polyme này có thể tái sử dụng được - rửa bằng methanol loại bỏ PFOA, làm cho polymer lại sẵn sàng cho một đợt lọc khác.

Dichtel và các đồng nghiệp đang làm việc để thương mại hóa polymer này và các vật liệu khác giống như vậy để có thể sử dụng chúng lọc nước ở nhà hoặc ở quy mô công nghiệp.

Theo Higgins, các phân tử perfluor khác cũng là một mối lo ngại. Khi Higgins và các đồng nghiệp kiểm tra nguồn cung cấp nước sinh hoạt bị ô nhiễm bọt chống cháy, họ tìm thấy PFOA và gần 30 phân tử perfluor hóa khác, gần một nửa trong số đó mới được phát hiện. Trái ngược với nghiên cứu mới này, nhóm nghiên cứu của Higgins phát hiện ra rằng than hoạt tính đã thực hiện công việc loại bỏ PFOA. Tuy nhiên, vật liệu này ít hiệu quả hơn đối với các phân tử “bí hiểm” này, có thể có những tác động đến môi trường và sức khoẻ tương tự, theo như nhóm nghiên cứu đã báo cáo vào ngày 6 tháng 6 trong Environmental Science and Technology.

Khi nói đến việc lọc PFOA và các hóa chất họ hàng của chúng trong nguồn cung cấp nước, "chúng tôi cần tất cả sự giúp đỡ có thể có được", ông nói. "Đây là một nỗ lực để làm điều gì đó rất mới mẻ."

Nguồn: vista.gov.vn