Vật liệu kỳ diệu biến nước biển thành nước uống

Sử dụng những lưới graphen oxit để lọc phân tử muối, các nhà khoa học có thể biến nước muối thành nước ngọt đồng thời loại bỏ đi các tạp chất khác. Khám phá này giúp cung cấp các hệ thống lọc chi phí thấp hơn cho những quốc gia đang phát triển.

Mới đây, một loại vật liệu kỳ diệu có thể cung cấp nước sạch cho hàng triệu người trên khắp thế giới đã được tạo ra trong phòng thí nghiệm. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng graphen để tạo ra một tấm màng mang tính đột phá trong quá trình khử muối - biến nước muối thành nước ngọt - cũng như lọc nước uống bẩn.

Khám phá này của họ có thể giúp sản xuất các thiết bị lọc nhỏ có chi phí hợp lý để sử dụng ở các nước đang phát triển.

Bộ lọc này được trường ĐH Manchester (TUM) chế tạo có khả năng lọc muối thường ra khỏi nước.

Bộ lọc hoạt động bằng cách tạo ra một màng graphen oxit, gồm mạng lưới các nguyên tử cacbon và nước, với mỗi lớp chỉ dày bằng một nguyên tử - cho phép nước đi qua, nhưng chặn tất cả các phân tử lớn hơn.

Những lớp màng trước đó được phát triển tại Viện Graphene Quốc gia ở TUM đã chứng minh được tiềm năng lọc bỏ các hạt nano nhỏ, các phân tử hữu cơ và thậm chí các hạt muối lớn nhờ sử dụng graphen oxit.

Nhưng các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng những lớp màng này bị phồng lên khi ngâm trong nước, cho phép các hạt muối nhỏ chảy qua. Hiện tại, nhóm TUM đã khắc phục được vấn đề này bằng cách kiểm soát một cách chính xác kích thước các khe hở trong lớp màng sao cho muối không thể đi qua.

Khi các loại muối thông thường tan trong nước, lớp 'vỏ' của các phân tử nước hình thành xung quanh các phân tử muối.

Điều này cho phép các ống mao dẫn li ti của các lớp màng graphen oxit ngăn muối chảy cùng nước.

Trong khi đó, các phân tử nước có thể đi qua và chảy rất nhanh mà không bị các lớp màng cản trở.

Điều này rất lý tưởng cho các nhà máy lọc khử muối, nơi có lượng nước khổng lồ chảy qua hàng ngày.

Giáo sư Rahul Nair, thuộc Đại học Manchester cho biết: “Việc sử dụng lớp màng có các lỗ được thu hẹp xuống phạm vi nguyên tử là một bước tiến quan trọng và sẽ mở ra những khả năng mới trong việc nâng cao hiệu quả công nghệ khử muối. Đây là thí nghiệm đầu tiên với phương pháp này. 

Chúng tôi cũng chứng minh rằng có thể mở rộng phương pháp được mô tả ở trên và đưa vào sản xuất hàng loạt các lớp màng thông qua graphen với kích cỡ lọc theo yêu cầu”.

Các phát hiện mới này được công bố ngày 03/04 trên tạp chí Nature Nanotechnology.

Liên Hợp Quốc dự kiến đến năm 2025, 14% dân số thế giới sẽ phải đối mặt với tình trạng khan hiếm nước.

Trong khi các tác động của biến đổi khí hậu vẫn tiếp tục làm giảm nguồn nước ở các thành phố hiện đại, nhiều quốc gia tiên tiến và giàu có cũng đang đầu tư công nghệ khử muối.

Video: Kinh hoàng công nghệ sản xuất nước ngọt siêu bẩn