MàngGraphene-oxit đã thu hút được sự chú ý đáng kể như những ứng cử viên đầy hứa hẹn cho các công nghệ lọc mới. Giờ đây, sự phát triển được săn lùng nhiều để tạo ra các màng có khả năng lọc các muối thông thường đã đạt được.
Nghiên cứu mới chứng minh tiềm năng thực tế trong việc cung cấp nước uống sạch cho hàng triệu người đang gặp khó khăn trong việc tiếp cận các nguồn nước sạch đầy đủ.
Phát hiện mới của một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Manchester đã được công bố trên tạp chí Nature Nanotechnology ngày hôm nay. Các màng graphene-oxit trước đây đã cho thấy tiềm năng thú vị trong việc tách khí và lọc nước.
Màng Graphene-oxit được phát triển tại Viện Graphene Quốc gia đã chứng minh tiềm năng lọc ra các hạt nano nhỏ, phân tử hữu cơ và thậm chí cả muối lớn. Tuy nhiên, cho đến nay, chúng không thể được sử dụng để sàng các loại muối thông thường được sử dụng trong công nghệ khử muối, vốn đòi hỏi các sàng nhỏ hơn nữa.
Nghiên cứu trước đây tại Đại học Manchester cho thấy nếu ngâm trong nước, màng graphene-oxit sẽ hơi sưng lên và các muối nhỏ hơn chảy qua màng cùng với nước, nhưng các ion hoặc phân tử lớn hơn bị chặn lại.
Nhóm có trụ sở tại Manchester hiện đã phát triển thêm các màng graphene này và tìm ra một chiến lược để tránh hiện tượng phồng màng khi tiếp xúc với nước. Kích thước lỗ chân lông trong màng lọc có thể được kiểm soát chính xác, có thể lọc muối thông thường ra khỏi nước mặn và giúp nước uống an toàn.
Khi tác động của biến đổi khí hậu tiếp tục làm giảm nguồn cung cấp nước cho các thành phố hiện đại, các quốc gia giàu có hiện đại cũng đang đầu tư vào công nghệ khử muối. Sau lũ lụt nghiêm trọng ở California, các thành phố giàu có lớn cũng đang ngày càng tìm kiếm các giải pháp thay thế nước.
Khi các muối thông thường hòa tan trong nước, chúng luôn tạo thành 'lớp vỏ' các phân tử nước xung quanh các phân tử muối. Điều này cho phép các mao mạch nhỏ của màng graphene-oxit chặn muối chảy theo nước. Các phân tử nước có thể đi qua hàng rào màng và chảy nhanh bất thường, điều này lý tưởng cho việc ứng dụng các màng này để khử muối.
Giáo sư Rahul Nair, tại Đại học Manchester cho biết: "Việc tạo ra các màng có khả năng mở rộng với kích thước lỗ chân lông đồng nhất cho đến quy mô nguyên tử là một bước tiến quan trọng và sẽ mở ra những khả năng mới để cải thiện hiệu quả của công nghệ khử muối.
"Đây là thử nghiệm rõ ràng đầu tiên trong chế độ này. Chúng tôi cũng chứng minh rằng có những khả năng thực tế để mở rộng quy mô phương pháp đã mô tả và sản xuất hàng loạt màng dựa trên graphene với kích thước sàng theo yêu cầu."
Mr. Jijo Abraham và Tiến sĩ Vasu Siddeswara Kalangi là tác giả chính của bài báo nghiên cứu: "Các màng được phát triển không chỉ hữu ích cho việc khử muối, mà khả năng thu nhỏ quy mô nguyên tử của kích thước lỗ còn mở ra cơ hội mới để chế tạo màng theo yêu cầu lọc có khả năng lọc ra các ion theo kích thước của chúng. " Ông Abraham nói.
Đến năm 2025, Liên hợp quốc dự kiến rằng 14% dân số thế giới sẽ gặp phải tình trạng khan hiếm nước. Công nghệ này có tiềm năng cách mạng hóa việc lọc nước trên toàn thế giới, đặc biệt là ở những quốc gia không có đủ khả năng xây dựng các nhà máy khử muối quy mô lớn.
Người ta hy vọng rằng hệ thống màng graphene-oxit có thể được xây dựng trên quy mô nhỏ hơn, giúp công nghệ này có thể tiếp cận được với các quốc gia không có cơ sở hạ tầng tài chính để tài trợ cho các nhà máy lớn mà không ảnh hưởng đến sản lượng nước ngọt sản xuất.
