Công nghệ 'tất cả trong một' lọc sạch arsen

Chỉ trong một bước duy nhất

Sứ mệnh đặt ra với các nhà khoa học là tìm ra cách làm sạch nước uống nhiễm asen hiệu quả, đồng thời ít tác động đến môi trường nhất có thể. Gần đây, một nhóm các nhà khoa học thuộc Trường Đại học Illinois tại Urbana - Champaign (Mỹ) có thể sẽ thực hiện một tiến bộ lớn, đưa công nghệ làm sạch arsen gần hơn thực tế

Trong một báo cáo khoa học, xuất bản gần đây trên tạp chí Vật liệu Tiên tiến, nhà khoa học Xiao Su và các đồng nghiệp giới thiệu một thiết bị, có thể trong một bước xử lý duy nhất, giảm nồng độ asen trong nước hơn 90%. Ngoài việc xử lý môi trường hiệu quả, thiết bị này sử dụng năng lượng ít hơn khoảng 10 lần so với các phương pháp loại bỏ asen hiện đại ngày nay.

Điểm then chốt trong thiết kế khiến thiết bị có hiệu quả cao là sử dụng các điện cực polymer chuyên dụng để oxy hóa arsenite. Như đã biết, arsenite chứa As (III) có độc tính cao nhưng arsenate chứa As (V) có độc tính ít hơn nhiều, việc chuyển asen vô cơ từ trạng thái oxy hóa này sang trạng thái oxy hóa khác sẽ làm giảm đáng kể độc tính nước bị ô nhiễm.

Ý tưởng này không mới, nhưng những nỗ lực trước đây để oxy hóa As (III) thành As (V) không có hiệu quả, các phương pháp điện hóa phổ biến xử lý nước, thường gọi là khử ion điện dung (CDI) không chuyển hóa được nhiều asen, hiệu quả thấp do có sự hiện diện của nhiều muối khác trong nước uống.

Su và nhóm nghiên cứu vượt qua những hạn chế của CDI bằng cách tạo ra các điện cực chi chọn lọc tác động vào những phân tử arsenite. Nước bị ô nhiễm được truyền qua thiết bị, arsenite bị oxy hóa thành arsenate, lưu lại xử lý tiếp trong khi nước được lọc sạch sẽ chảy ra khỏi thiết bị.

Phát biểu cho một thông cáo báo chí, đăng tải trên trang web tin tức nhà trường, ông Su giải thích: Quá trình lọc nước được thực hiện bởi các phản ứng điện hóa, thiết bị không cần nhiều năng lượng điện để hoạt động, các điện cực có thể tái sử dụng nhiều lần do chỉ dựa trên khả năng điện hóa.

GS Xiao Su (trái), nghiên cứu sinh Stephen Cotty (giữa) và nghiên cứu sinh tiến sĩ Kwiyong Kim (phải) làm việc trong phòng thí nghiệm. Ảnh của Fred Zwicky tại Phòng thông tin Illinois.

Hoạt động bằng năng lượng mặt trời

Su gọi phát minh của mình là thiết bị “tất cả trong một”, tăng cường quy trình lọc nước và đang tìm kiếm tiềm năng đưa vào khai thác sử dụng trong thực tế. Theo ông, thiết bị có thể chạy được bằng năng lượng điện từ pin mặt trời, đây sẽ là một lợi thế để cung cấp cho các khu vực bị nhiễm độc asen cao như Bangladesh, gặp khó khăn trong việc cung cấp nguồn điện lưới quốc gia.

Ông Su nhận xét, đây sẽ là một phát minh tuyệt vời trong công nghệ lọc nước, nhưng vẫn còn rất nhiều thách thức phải vượt qua. Trả lời phỏng vấn của Phòng thông tin Trường đại học Illinois, GS Xiao Su giải thích: “Nhóm nghiên cứu đối mặt thường xuyên với yêu cầu tăng tính ổn định của các điện cực do quá trình này sẽ phải xoay vòng sử dụng nhiều lần trong khi chạy thiết bị. Chúng tôi cần đảm bảo rằng vật liệu polymer được thiết kế không chỉ có tính chọn lọc cao đối với hợp chất asen, nhưng phải rất ổn định và bền vững, không cần phải thay thế liên tục”.

GS Su và nhóm nghiên cứu khoa học hy vọng sẽ giải quyết các nhược điểm của những phát triển hóa học này trong tương lai gần. Nhóm các nhà khoa học hy vọng rằng sự thành công của thiết bị mới phát minh sẽ mở ra một công nghệ mới, làm thay đổi tình hình hiện nay trong nỗ lực toàn cầu đảm bảo nước uống an toàn cho mọi người.