Phát triển công nghệ xử lý nước từ một loài sinh vật biển

Nghiên cứu được thực hiện dưới sự hợp tác của phòng thí nghiệm Menachem Elimelech của Yale và Huazhang Zhao thuộc Đại học Bắc Kinh. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một vật liệu được gọi là chất đông tụ nano để loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước hứa hẹn sẽ cải thiện đáng kể việc sử dụng chất đông tụ hàng thế kỷ để xử lý nước. Kết quả được công bố trên tạp chí Nature Nanotechnology .
Khi được thêm vào nước, các chất đông tụ thông thường như nhôm sunfat và các muối kim loại khác loại bỏ các phần tử lớn hơn khỏi nước bằng cách làm cho chúng liên kết lại với nhau thành các dạng lớn hơn và lắng xuống. Vì các chất đông tụ này không loại bỏ các hạt nhỏ hơn hòa tan trong nước, nên cần phải có các phương pháp xử lý bổ sung. Tuy nhiên, việc sử dụng nhiều công nghệ để xử lý nước là tốn kém, sử dụng nhiều năng lượng và gây tốn diện tích không gian. Tạo ra một công nghệ hiệu quả và dễ vận hành để loại bỏ tất cả các chất gây ô nhiễm khỏi nước là chìa khóa để giải quyết tình trạng khan hiếm nước toàn cầu.
Nhóm nghiên cứu đã tổng hợp một chất đông tụ nano mới, có độ ổn định cao khác với chất đông tụ thông thường về cấu trúc, hiệu suất và hoạt động. Ngoài việc loại bỏ các hạt lơ lửng, chất đông tụ nano này cũng loại bỏ các chất bẩn hòa tan nhỏ.
Tiến sĩ Ryan DuChanois cho biết: “Hoạt động của chất đông tụ nano được kiểm soát bởi cấu trúc của nó. Trong một số điều kiện nhất định, chất đông tụ nano duy trì một cấu trúc cho phép nó được lưu trữ theo thời gian."
Actinia là một loài hải quỳ có cơ thể hình cầu có các xúc tu có thể rút lại khi nghỉ ngơi và kéo dài khi bắt mồi. Dựa trên mô hình của loài động vật biển này, các nhà nghiên cứu đã tổng hợp chất đông tụ, sử dụng các thành phần hữu cơ và vô cơ để tái tạo cấu trúc của Actinia.
Tương tự như Actinia, chất đông tụ nano có cấu trúc lõi-vỏ chuyển từ trong ra ngoài. Vỏ làm mất ổn định và chứa các hạt lơ lửng lớn, trong khi phần lõi tiếp xúc sẽ thu giữ các hạt nhỏ hơn, hòa tan. Nó loại bỏ một loạt các chất gây ô nhiễm, từ các chất vi lượng vi lượng đến các hạt lớn hơn.
Elimelech, Giáo sư Kỹ thuật Hóa học & Môi trường Roberto C. Goizueta cho biết: “Khả năng loại bỏ nitrat khá cao vì các chất đông tụ nước truyền thống loại bỏ nitrat không đáng kể. Nó cũng rất quan trọng đối với việc xử lý nước, vì ô nhiễm nitrat có liên quan đến hội chứng 'blue-baby', một tình trạng có thể gây tử vong, ảnh hưởng đến trẻ nhỏ ở một số nơi trên thế giới.”
Giáo sư Huazhang Zhao của Đại học Bắc Kinh cho biết, công trình này hứa hẹn sẽ thay thế các phương pháp xử lý nước hiện tại và giảm đáng kể chi phí vận hành xử lý nước. Ông nói: “Nó cũng mở ra cánh cửa cho việc chế tạo các vật liệu 'thông minh' có thể biến đổi cấu hình và chức năng để đáp ứng với môi trường của nó.