Các kỹ sư phát triển một loại màng sợi nano mới có thể hoạt động hiệu quả trong thời gian dài, giúp biến nước biển thành nước ngọt.

Biểu đồ thiết bị xoay điện đồng trục. Ảnh: Elsevier.

Có một số cách để khử mặn nước biển, nhưng nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Membrane Science tập trung vào chưng cất màng. Trong quá trình, nước biển ở một đầu của lớp màng được đun nóng trong khi nước ngọt ở đầu bên kia vẫn lạnh. Lớp màng không thấm nước sẽ đẩy nước lỏng nhưng hơi nước từ bên nóng vẫn có thể truyền qua các lỗ. Do chênh lệch áp suất, hơi nước dạt sang bên lạnh và ngưng tự lại thành nước ngọt.

Vấn đề là sự tích tụ của muối và những chất gây ô nhiễm khác trên lớp màng có thể ảnh hưởng tới tính kỵ nước. Cuối cùng, muối ngấm qua và khiến nước ngọt trở nên kém tinh khiết hơn, đòi hỏi thay thế lớp màng.

Trong nghiên cứu mới, nhóm chuyên gia ở Viện Kỹ thuật dân dụng và Công nghệ xây dựng Hàn Quốc (KICT) tạo ra loại màng tiên tiến hơn. Thông thường, lớp màng thường được sản xuất bằng quá trình mang tên quay điện, sử dụng lực điện để hút sợ nano tích điện ra khỏi miệng ống.

Nhóm nghiên cứu KICT sử dụng phiên bản gọi là quay điện đồng trục với hai vật liệu khác nhau được kết hợp thông qua quá trình in. Trong trường hợp này, họ dùng một loại polymer tên PVDF-HFP và silica aerogel. Bề mặt thô ráp giúp đẩy nước trong khi silica aerogel đóng vai trò như chất cách nhiệt, giữ cho bên nóng không làm bên lạnh ấm lên, nhờ đó giữ cho chênh lệch áp suất luôn ở mức cao và lớp màng trở nên hiệu quả hơn.

Trong thử nghiệm, nhóm nghiên cứu để loại màng mới hoạt động trong 30 ngày và nhận thấy nó vẫn lọc được 99,99% muối sau thời gian đó, vượt xa những màng sợi nano xoay điện khác vốn chỉ sử dụng được hơn 50 giờ liên tục trước khi bắt đầu ngấm nước. "Màng sợi nano xoay điện đồng trục có tiềm năng lớn trong xử lý nước biển màng không bị ảnh hưởng bởi vấn đề thấm nước", tiến sĩ Yunchul Woo, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết.

An Khang (Theo New Atlas)

Các kỹ sư phát triển một loại màng sợi nano mới có thể hoạt động hiệu quả trong thời gian dài, giúp biến nước biển thành nước ngọt.

Biểu đồ thiết bị xoay điện đồng trục. Ảnh: Elsevier.

Có một số cách để khử mặn nước biển, nhưng nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Membrane Science tập trung vào chưng cất màng. Trong quá trình, nước biển ở một đầu của lớp màng được đun nóng trong khi nước ngọt ở đầu bên kia vẫn lạnh. Lớp màng không thấm nước sẽ đẩy nước lỏng nhưng hơi nước từ bên nóng vẫn có thể truyền qua các lỗ. Do chênh lệch áp suất, hơi nước dạt sang bên lạnh và ngưng tự lại thành nước ngọt.

Vấn đề là sự tích tụ của muối và những chất gây ô nhiễm khác trên lớp màng có thể ảnh hưởng tới tính kỵ nước. Cuối cùng, muối ngấm qua và khiến nước ngọt trở nên kém tinh khiết hơn, đòi hỏi thay thế lớp màng.

Trong nghiên cứu mới, nhóm chuyên gia ở Viện Kỹ thuật dân dụng và Công nghệ xây dựng Hàn Quốc (KICT) tạo ra loại màng tiên tiến hơn. Thông thường, lớp màng thường được sản xuất bằng quá trình mang tên quay điện, sử dụng lực điện để hút sợ nano tích điện ra khỏi miệng ống.

Nhóm nghiên cứu KICT sử dụng phiên bản gọi là quay điện đồng trục với hai vật liệu khác nhau được kết hợp thông qua quá trình in. Trong trường hợp này, họ dùng một loại polymer tên PVDF-HFP và silica aerogel. Bề mặt thô ráp giúp đẩy nước trong khi silica aerogel đóng vai trò như chất cách nhiệt, giữ cho bên nóng không làm bên lạnh ấm lên, nhờ đó giữ cho chênh lệch áp suất luôn ở mức cao và lớp màng trở nên hiệu quả hơn.

Trong thử nghiệm, nhóm nghiên cứu để loại màng mới hoạt động trong 30 ngày và nhận thấy nó vẫn lọc được 99,99% muối sau thời gian đó, vượt xa những màng sợi nano xoay điện khác vốn chỉ sử dụng được hơn 50 giờ liên tục trước khi bắt đầu ngấm nước. "Màng sợi nano xoay điện đồng trục có tiềm năng lớn trong xử lý nước biển màng không bị ảnh hưởng bởi vấn đề thấm nước", tiến sĩ Yunchul Woo, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết.

An Khang (Theo New Atlas)