Công nghệ lọc sạch 90% arsen chỉ trong một bước

Sản xuất bền vững

26/08/2020

Chỉ trong một bước duy nhất

Các giải pháp xử lý nước nhiễm asen gồm nhiều bước, tiêu hao nhiều năng lượng và phát sinh nhiều chất thải hóa học. Mới đây một nhóm nghiên cứu thuộc ĐH Illinois (Mỹ) đã công bố một phát minh có thể đưa công nghệ làm sạch arsen trong nước tới một bước ngoặt mới.

Theo Tạp chí Advancedsciencenews, nhóm nghiên cứu đã giới thiệu một thiết bị có thể giảm nồng độ asen trong nước hơn 90% trong một bước duy nhất. 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.

Trên cơ sở đó, 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.

Trong một thông báo, TS. Xiao Su, người chịu trách nhiệm chính trong nghiên cứu, 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.

TS.Xiao Su (trái) và các cộng sự

Hoạt động bằng năng lượng mặt trời

TS.Su gọi phát minh này 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. Một đặc điểm sáng tạo khác của thiết bị này là nó có thể chạy được bằng pin mặt trời. Đây được coi là ưu điểm vượt trội khi ứng dụng tại các khu vực cao hoặc chưa được hòa lưới.

Tuy vậy, thiết bị vẫn còn còn rất nhiều thách thức phải vượt qua, ví dụ như cần 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. Thêm vào đó, "vật liệu polymer cần được thiết kế để không chỉ có tính chọn lọc cao đối với hợp chất asen, mà còn phải rất ổn định và bền vững, không cần phải thay thế liên tục”, TS. Su đánh giá.

Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang tiếp tục công việc nhằm giải quyết các nhược điểm của này. Hy vọng thiết bị này sẽ giúp mở ra một công nghệ mới, giúp đảm bảo nước uống an toàn cho mọi người.

Hương Giang t/h