Tháng 04, 2019
Thứ ba
Chủ Nhật, ngày 15/11/2015 11:00 AM (GMT+7)

Tấm lọc Nano giúp cung cấp nước ngọt vô tận từ biển cả

Các kỹ sư ở Mỹ đã tiến hành nghiên cứu chế tạo một loại công nghệ tinh lọc mới, giúp lấy muối ra khỏi nước biển cực kỳ hiệu quả.

Đây là một phát minh trọng đại mang lại bước phát triển vượt bậc, cung cấp một lượng nước ngọt vô hạn đến từ biển cả và chống lại những cơn hạn hán kéo dài triền miên.

Những nhà nghiên cứu đã phát triển một loại vật liệu cho phép một lượng nước lớn chảy qua những lỗ cực kì nhỏ có tên là “vi lỗ” (nanopores), trong khi muối và các tạp chất khác sẽ bị giữ lại bên ngoài những vi lỗ này. Vật liệu mà các nhà khoa học sử dụng được tạo thành từ những tấm hợp chất molybdenum disulphide (MoS2), có độ dày chỉ từ vài nano mét (10-9 mét), chứa đầy những vi lỗ li ti. Đây là một trong số những mẫu màng lọc hiệu quả nhất mà các nhà khoa học từng chế tạo, giúp lọc một lượng nước nhiều hơn 70% so với các màng lọc cổ điển làm từ chất graphene.

Dù lượng nước trên Trái Đất này cực kì lớn, nhưng chỉ một lượng rất nhỏ trong số này có thể uống được. Nếu tìm được một phương pháp hiệu quả và có chi phí thấp giúp lọc được nước biển thì vấn đề khủng hoảng thiếu hụt nguồn nước trầm trọng hiện nay sẽ hoàn toàn được xóa bỏ.

 Sự kết hợp giữa chất molybdenum disulphide và cấu tạo vi lỗ đã mang lại hiệu quả tuyệt vời. Tuy cách thức khử muối ra khỏi nước biển bằng phương pháp lọc không phải là mới mẻ, nhưng loại vật liệu mới này đã tạo ra những khác biệt rất lớn. Khi đưa vào sử dụng ở quy mô lớn, hệ thống lọc mới có thiết kế khá đơn giản nên yêu cầu khá ít về nguồn năng lượng để duy trì hoạt động và phí duy tu bảo trì hệ thống.

Tấm lọc Nano giúp cung cấp nước ngọt vô tận từ biển cả - 1

Cấu tạo và hoạt động của tấm lọc nano làm từ chất molybdenum disulphide. Nguồn: Mohammad Heiranian/University of Illinois

Việc tìm ra vật liệu thích hợp cho quá trình khử muối chính là một vấn đề cốt lõi. Chất molybdenum disulphide sẽ đặt nền tảng cho sự phát triển của những vật liệu mang lại nhiều hiệu quả hơn nữa trong tương lai. Chúng phải tiêu tốn ít năng lượng và chống được gỉ sét do nước biển gây ra khi sử dụng trong một thời gian dài. 

Quá trình khử muối hoạt động được là do phụ thuộc vào hiện tượng “thẩm thấu ngược”, khiến cho dòng nước biển được dẫn vào các tấm lọc nhựa mỏng. Tuy nhiên, đến đây quá trình sẽ gặp một số trở ngại lớn. Nếu các tấm lọc dày ở mức vài micromet (10-6 mét), chúng sẽ cần nhiều năng lượng cung cấp để tạo áp lực đè lên lớp nước biển, giúp ép nước vào các vi lỗ. Bên cạnh đó, các tấm lọc này cũng dễ bị những khoáng chất và cặn bẩn trong nước biển làm lấp đầy các vi lỗ. Điều này sẽ làm tăng thêm chi phí vận hành và sửa chữa.

Khi so sánh hiệu quả giữa các tấm lọc với nhau, những tấm lọc nano siêu mỏng làm từ molybdenum disulphide sẽ cần ít năng lượng cung cấp hơn để ép nước vào các vi lỗ, làm giảm đi những mặt hạn chế nêu trên. Tuy nhiên, sự kỳ diệu của loại vật liệu này không chỉ đơn giản nằm ở mặt kĩ thuật siêu mỏng.  

Chất MoS2 có một tính chất rất đặc thù. Phân tử molybdenum nằm ở trung tâm chuỗi phân tử MoS2 sẽ hút các phân tử nước. Nhưng các phân tử sulphur xung quanh lại đẩy phân tử nước đi. Chính vì thế điều này sẽ làm tăng lượng nước chảy qua các vi lỗ.

Các nhà khoa học hiện đang làm việc với những đối tác nhằm đưa vào sản xuất những tấm lọc này với quy công nghiệp, đưa vào sử dụng với quy mô lớn. Họ hy vọng, với những bước nghiên cứu và cải tiến không ngừng. Trong tương lai vấn đề hạn hán và thiếu nguồn nước sạch sẽ hoàn toàn được loại trừ.

Phan Thanh (sciencealert)

Tin đọc nhiều

Phần mềm chống sao chép sáng kiến của công chức được triển khai tại Quận 6 TP.HCM Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM sẵn sàng chuyển giao phần...
Quay màn hình trên Windows 10 mà không cần phần mềm Nếu đang sử dụng Windows 10, bạn có thể tận dụng nhanh thanh...
Trang trại rau sạch lớn nhất Đà Nẵng của chàng cử nhân luật Với thương hiệu mang tên Pihka, rau hữu cơ của chàng cử nhân...
Khắc phục lỗi không thể download các tập tin trên mạng Nếu bạn gặp hiện tượng khi nhấn vào liên kết để tải về một...