Phát minh công nghệ lọc mới hạn chế nguồn nước bị nhiễm florua

  • Cập nhật: Thứ sáu, 17/9/2021 | 9:47:15 Sáng

Một nhóm nhà khoa học tại Trường Kỹ thuật Đại học Tufts đã phát triển một công nghệ lọc mới. Lấy cảm hứng từ sinh học, có thể giúp hạn chế một căn bệnh liên quan đến nước uống ảnh hưởng đến hàng chục triệu người trên toàn thế giới và có khả năng cải thiện việc xử lý môi trường, sản xuất công nghiệp và hóa chất cũng như khai thác mỏ, cùng các quy trình khác.

Các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng màng polyme mới của họ có thể tách florua khỏi clorua và các ion khác - các nguyên tử mang điện với độ chọn lọc cao gấp đôi so với phương pháp khác. Họ cho rằng việc áp dụng công nghệ này có thể ngăn ngừa độc tính florua trong nguồn cung cấp nước, nơi nguyên tố này xuất hiện tự nhiên ở mức quá cao đối với mức tiêu thụ của con người.
Ai cũng biết rằng việc bổ sung florua vào nguồn cung cấp nước có thể làm giảm tỷ lệ mắc bệnh sâu răng, nhưng ít được biết đến hơn là một số nguồn cung cấp nước ngầm có hàm lượng florua tự nhiên cao đến mức có thể dẫn đến vấn đề sức khỏe nghiêm trọng. Tiếp xúc lâu dài với lượng florua dư thừa có thể gây ra tình trạng nhiễm fluor, một tình trạng thực sự có thể làm suy yếu răng, vôi hóa gân và dây chằng, dẫn đến biến dạng xương. Tổ chức Y tế Thế giới ước tính nồng độ florua quá cao trong nước uống đã gây ra hàng chục triệu ca nhiễm fluor ở răng và xương trên toàn thế giới.
Phat_minh_cong_nghe_loc_moi_han_che_nguon_nuoc_bi_nhiem_florua-1
Ảnh minh họa.
Khả năng loại bỏ florua bằng màng lọc tương đối rẻ tiền có thể bảo vệ cộng đồng khỏi bị nhiễm fluor mà không yêu cầu sử dụng phương pháp lọc áp suất cao hoặc phải loại bỏ hoàn toàn các thành phần và sau đó tái khoáng hóa nước uống.
Ông Ayse Asatekin, Phó giáo sư về kỹ thuật hóa học và sinh học tại Trường Kỹ thuật cho biết: "Tiềm năng của màng chọn lọc ion để giảm lượng florua dư thừa trong nguồn cung cấp nước uống là rất đáng khích lệ. Nhưng tính hữu ích tiềm năng của công nghệ còn vượt ra những thách thức khác.
Phương pháp chúng tôi sử dụng để sản xuất màng lọc rất dễ mở rộng quy mô cho các ứng dụng công nghiệp. Việc thực hiện một bộ lọc tương đối đơn giản, chi phí thấp và bền vững với môi trường có thể ứng dụng rộng rãi để cải thiện nguồn cung cấp nước nông nghiệp, làm sạch chất thải hóa học và cải thiện sản xuất hóa chất".
Khi phát triển thiết kế của màng tổng hợp, nhóm của Asatekin đã lấy cảm hứng từ sinh học. Màng tế bào có tính chọn lọc đáng kể trong việc cho phép ion đi vào và ra khỏi tế bào, chúng thậm chí có thể điều chỉnh nồng độ bên trong và bên ngoài của các ion, phân tử với độ chính xác cao.
Các kênh ion sinh học là "đường đi" cho các ion di chuyển vì chúng được bao phủ bởi các nhóm chất hóa học có điện tích khác nhau và ái lực với nước khác nhau.
Để tạo ra màng lọc, nhóm Asatekin phủ polymer zwitterionic - một loại polymer trong đó các nhóm phân tử chứa các điện tích âm và dương liên kết chặt chẽ - lên một màng xốp với các lỗ hẹp hơn một nanomet. Giống như các kênh ion sinh học, kích thước rất nhỏ của các lỗ buộc ion trong nước tương tác với lớp phủ, cho phép một số ion đi qua nhanh hơn nhiều so với các ion khác. Thành phần của lớp phủ polymer được thiết kế để lọc ra florua và clorua. Các nhà nghiên cứu cho biết có thể thay đổi thành phần của polymer zwitterionic để lọc các ion khác nhau.
Hầu hết các màng lọc hiện nay phân tách phân tử bằng sự khác biệt đáng kể về kích thước hạt hoặc điện tích, nhưng các phương pháp này khó lọc giữa các ion nguyên tử đơn lẻ với nhau vì kích thước của chúng rất nhỏ và điện tích gần giống nhau. Ngược lại, màng của nhóm Asatekin có khả năng phân tách các ion chênh lệch rất nhỏ về đường kính nguyên tử với điện tích gần giống nhau.

Hà My
Nguồn vietq.vn

  •  
Các tin khác

Thuật ngữ “công nghệ mới nổi” đề cập công nghệ đang phát triển hoặc công nghệ sẽ được phát triển trong tương lai gần. Một công nghệ “mới nổi” có thể là công nghệ tiên tiến nhưng không nhất thiết là công nghệ mới, nó có thể được nâng cấp từ công nghệ cũ. Các công nghệ “mới nổi” được coi là những công nghệ chưa được thương mại hoá. Do đó các công nghệ truyền thống xử lý chất thải như đốt, chôn lấp và ủ phân chưa được xem xét trong danh sách công nghệ “mới nổi”. Vậy công nghệ “mới nổi” trong lĩnh vực xử lý chất thải là gì? Chuyên trang Quản lý môi trường xin giới thiệu bài viết “Công nghệ xử lý chất thải mới nổi tiềm năng”.

Một nhóm các nhà nghiên cứu cứu Indonesia thuộc Khoa Kỹ thuật, Luyện kim và Vật liệu ở Đại học Indonesia vừa phát triển phương pháp biến bã cà phê thành vật liệu dùng trong pin Lithium-ion.

Bộ Tài nguyên và Môi trường (TN&MT) đang xây dựng và hoàn thiện Đề án: "Điều tra, đánh giá, lập bản đồ tài nguyên nước tỷ lệ 1:100.000 lãnh thổ Việt Nam".

Nhà kinh tế trưởng của KfW, Fritzi Koehler-Geib đánh giá Đức đang nắm giữ vị thế quan trọng trong lĩnh vực công nghệ xanh.