CSVN – Màng xốp nano mới cho phép phân tách hiệu quả cao các thành phần nước thải để tái sử dụng trong tương lai, mang lại tính bền vững và lợi ích giá trị gia tăng cho ngành.

Các kỹ sư đã phát triển một loại màng mới giúp tách các hóa chất trong nước thải một cách hiệu quả đến mức chúng có thể được tái sử dụng, mang đến cơ hội mới cho các ngành công nghiệp để cải thiện tính bền vững, đồng thời chiết xuất các sản phẩm phụ và hóa chất có giá trị từ nước thải. Được tạo ra để sử dụng trong xử lý nước thải, màng mỏng xốp nano tổng hợp được gọi là TFC NPM (Thin-Film Composite NanoPorous Membrane), thể hiện khả năng “chưa từng có” để tách muối và các thành phần hóa học khác khỏi nước, đồng thời có thể dẫn đến việc xử lý và quản lý nước bền vững hơn trong phạm vi của các ngành công nghiệp.

Bài báo nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Water, được viết bởi các học giả từ Đại học Bath của Vương quốc Anh cùng với các đồng nghiệp tại Trung Quốc, Hàn Quốc, Singapore, Úc và Bỉ.

Loại màng này có thể thay thế các dòng điện tương đương được sử dụng trong điện phân, một quy trình được sử dụng để xử lý nước bằng cách vận chuyển các ion qua màng từ dung dịch này sang dung dịch khác dưới tác dụng của dòng điện. Các màng hiện tại khá đắt tiền và có thể đạt được hiệu suất tách từ 90-95%. Các tác giả của công trình mới cho biết TFC NPM mới có thể cải thiện điều này một cách đáng kể, với hiệu suất hơn 99%, trong khi sử dụng ít năng lượng hơn và chi phí thấp hơn.

Các nhà nghiên cứu đã mô phỏng cơ chế từ loài vẹm khi thiết kế lớp phủ trên bề mặt màng, được tạo thành từ polymer polyetylenimine (PEI) và polydopamine (PDA), một hợp chất mà loài vẹm tiết ra và sử dụng để dính vào đá hoặc gỗ trong điều kiện ẩm ướt. Độ dính của lớp phủ làm cho màng có tính chọn lọc cao, cho phép nước đi qua nhưng ngăn chặn các hợp chất và vật liệu hữu cơ khác. Quá trình nhiều giai đoạn này dẫn đến việc lọc nước được cải thiện và một cách hiệu quả cao, ít tốn năng lượng để phân đoạn (hoặc tách) các hóa chất riêng lẻ.

Điện phân là một công nghệ đã cho thấy khả năng thích ứng của nó với một số ứng dụng, trong trường hợp này là quản lý các dòng chất thải có độ mặn cao. Trong quy trình điện phân, điện thế được sử dụng để đẩy các ion dương và âm của muối hòa tan qua màng tổng hợp bán thấm riêng biệt.

Trong quá trình thử nghiệm, các nhà nghiên cứu đã sử dụng bốn loại kháng sinh – ceftriaxone natri, cefotaxime natri, carbenicillin disodium và ampicillin natri – để chứng minh hiệu suất lọc chạy bằng điện của màng phủ PDA/PEI. Màng này cho thấy hiệu quả thu hồi cao chưa từng có trong việc loại bỏ kháng sinh khỏi dung dịch nước mặn (nước và NaCl) – với hiệu suất khử muối hơn 99,3% và thu hồi kháng sinh hơn 99,1%. Nếu được kết hợp trong xử lý nước thải công nghiệp, màng có khả năng thực hiện phân đoạn (tách) điện phân hiệu quả cao của các dung dịch hỗn hợp hữu cơ/NaCl khác nhau, hiệu quả hơn các quy trình tiêu chuẩn hiện có.

Đồng tác giả, Tiến sĩ Dong Han Seo từ Khoa Kỹ thuật Năng lượng, Viện Công nghệ Năng lượng Hàn Quốc, cho biết “Công trình này chứng minh công nghệ điện phân hiện đại để giải quyết thách thức lớn trong ngành dược phẩm đối với xử lý nước thải dựa trên sinh học, để cho phép thu hồi hiệu quả các hóa chất có giá trị cao trong khi thu được nước có thể tái sử dụng ở đầu bên kia với mức tiêu thụ năng lượng thấp”.

NGUYỄN ANH NGHĨA

(Theo Chemeurope)