Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Xử lý thủy ngân độc hại trong nước ô nhiễm (24/12/2018)

Nước ô nhiễm thủy ngân và các kim loại nặng độc hại khác là nguyên nhân chính gây thiệt hại môi trường và các vấn đề sức khỏe cho người dân trên toàn thế giới. Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Công nghệ Chalmers, Thụy Điển đã đưa ra một phương pháp hoàn toàn mới để xử lý nước ô nhiễm thông qua quá trình điện hóa. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Communications.

Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đã chỉ ra rằng phương pháp mới có thể loại bỏ hơn 99% thủy ngân khỏi chất lỏng. Một tấm kim loại - một điện cực - hút thủy ngân ra bằng cách liên kết với nó. Điện cực bao gồm bạch kim kim loại quý, và thông qua quá trình điện hóa, nó rút ra thủy ngân, do đó một hợp kim của các kim loại được tạo ra. Bằng cách này, nước được làm sạch. Hợp kim của hai kim loại rất ổn định, có nghĩa là không có nguy cơ thủy ngân tái xâm nhập vào nước.

Ảnh: Mia Halleröd Palmgren / Đại học Công nghệ Chalmers

Björn Wickman, đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: “Phương pháp mới của chúng tôi có thể khử đến 99% hàm lượng thủy ngân trong chất lỏng. Điều này có thể tạo ra nguồn nước nằm trong giới hạn an toàn cho con người sử dụng”.

Theo Tổ chức Y tế thế giới (WHO), thủy ngân là một trong những chất gây hại nhiều nhất cho sức khỏe con người. Nó tác động đến hệ thần kinh, sự phát triển của não… Thủy ngân đặc biệt có hại cho trẻ em và cũng có thể lây truyền từ mẹ sang con trong quá trình mang thai. Hơn nữa, thủy ngân lan truyền rất dễ trong tự nhiên và xâm nhập vào chuỗi thức ăn. Ví dụ, cá nước ngọt thường chứa hàm lượng thủy ngân cao.

Trong hai năm qua, Björn Wickman cùng với Cristian Tunsu, nhà nghiên cứu tại Khoa Hóa học và Kỹ thuật hóa học tại trường Đại học Chalmers, đã nghiên cứu quá trình điện hóa để làm sạch thủy ngân khỏi nước ô nhiễm. Phương pháp này hoạt động thông qua tách các ion kim loại nặng ra khỏi nước bằng cách kích thích chúng tạo thành hợp kim cùng với một kim loại khác.

Phương pháp mới liên quan đến một tấm kim loại - điện cực - liên kết các kim loại nặng. Điện cực được làm bằng bạch kim - kim loại quý và thông qua quá trình điện hóa, nó hút thủy ngân độc hại ra khỏi nước để tạo thành hợp kim. Theo đó, nước được xử lý ô nhiễm thủy ngân. Hợp kim được hình thành từ hai kim loại rất ổn định, do đó, thủy ngân không có nguy cơ tái xâm nhập vào nước.

"Hợp kim loại này đã được tạo ra trước đây, nhưng với một mục đích hoàn toàn khác. Đây là lần đầu tiên kỹ thuật với hợp kim điện hóa được sử dụng cho mục đích xử lý ô nhiễm", Cristian Tunsu nói.

Ưu điểm của kỹ thuật xử lý thủy ngân mới là điện cực có công suất rất cao. Mỗi nguyên tử bạch kim có thể liên kết với 4 nguyên tử thủy ngân. Hơn nữa, các nguyên tử thủy ngân không chỉ liên kết trên bề mặt mà còn thâm nhập sâu hơn vào vật liệu, tạo ra các lớp dày. Điều này có nghĩa là điện cực có thể được sử dụng trong một thời gian dài. Sau khi sử dụng, nó có thể được làm rỗng một cách có kiểm soát để được tái chế và thủy ngân được xử lý một cách an toàn. Một ưu điểm tích cực nữa của quá trình này là tiêu thụ rất hiệu quả năng lượng.

"Một điểm điều tuyệt vời nữa là khả năng chọn lọc rất tốt. Dù có nhiều chất khác nhau trong nước, nhưng nó chỉ loại bỏ thủy ngân. Do đó, điện cực không lãng phí công suất do lấy đi các chất khác ra khỏi nước một cách không cần thiết”, Björn Wickman nói. 

Tiềm năng ứng dụng của phương pháp mới

Kỹ thuật xử lý thủy ngân trong nước ô nhiễm có thể được sử dụng để giảm lượng chất thải và xử lý nước trong các ngành công nghiệp hóa chất và khai thác mỏ cũng như trong sản xuất kim loại. Kỹ thuật cũng góp phần làm sạch môi trường hiệu quả hơn cho những nơi có nguồn nước và đất ô nhiễm. 

Kỹ thuật thậm chí có thể được áp dụng để xử lý nước uống trong môi trường bị ảnh hưởng xấu vì công nghệ này tiêu thụ ít năng lượng nên có thể sử dụng hoàn toàn pin năng lượng mặt trời để hoạt động. Vì thế, nó có triển vọng phát triển thành công nghệ xử lý nước di động và tái sử dụng.

Nhóm nghiên cứu đang xin cấp sáng chế và tìm cách thường mại hóa kỹ thuật xử lý thủy ngân cho nước ô nhiễm.

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

Cập nhật: 28/11/2018