BỘ LỌC NƯỚC CHẠY BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI.
CHI PHÍ THẤP, CÓ KHẢ NĂNG LOẠI BỎ CHÌ VÀ CÁC CHẤT Ô NHIỄM KHÁC
Một phát minh mới sử dụng ánh sáng mặt trời để thúc đẩy quá trình lọc nước có thể giúp giải quyết vấn đề cung cấp nước sạch mà không cần điện.
Thiết bị này giống một miếng bọt biển lớn thấm nước nhưng chừa lại các chất gây ô nhiễm – như chì, dầu và mầm bệnh. Để thu nước tinh khiết từ miếng bọt biển, người ta chỉ cần đặt nó dưới ánh sáng mặt trời. Các nhà nghiên cứu đã mô tả thiết bị này trong một bài báo được xuất bản tuần này trên tạp chí Vật liệu mới.
Nguồn cảm hứng cho thiết bị này đến từ cá nóc, một loài hút nước để trương nở cơ thể khi bị đe dọa và sau đó nhả nước khi nguy hiểm qua đi.
Các tác giả lưu ý rằng công nghệ này mang lại tỷ lệ lọc nước thụ động bằng năng lượng mặt trời cao nhất so với bất kỳ công nghệ tương tự nào.
Gel có thể làm sạch nước bị nhiễm dầu mỏ và các loại dầu khác, kim loại nặng như chì, các phân tử nhỏ và các mầm bệnh như nấm men. Nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng gel này duy trì khả năng lọc nước trong ít nhất mười chu kỳ ngâm và xả mà không có sự giảm hiệu suất có thể phát hiện được. Kết quả cho thấy rằng gel có thể được sử dụng nhiều lần.
Các nhà nghiên cứu cho biết, thiết bị lọc nước nhanh hơn nhiều so với các phương pháp lọc nước thụ động sử dụng năng lượng mặt trời hiện có. Hầu hết các phương pháp sử dụng năng lượng mặt trời khác sử dụng ánh sáng mặt trời để làm bay hơi nước, mất nhiều thời gian hơn so với sự hấp thụ và giải phóng của gel mới.
Các phương pháp lọc nước khác yêu cầu điện hoặc một nguồn năng lượng khác để bơm nước qua màng. Lọc thụ động thông qua trọng lực, như với các bộ lọc quy mô hộ gia đình điển hình lại yêu cầu thay thế màng lọc thường xuyên.
Trọng tâm của thiết bị mới là một lớp gel thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ. Ở nhiệt độ phòng, gel có thể hoạt động như một miếng bọt biển, thấm nước. Khi được làm nóng đến 33 độ C (91 độ F), gel làm ngược lại – nó đẩy nước ra khỏi lỗ mao dẫn.
Gel bao gồm một cấu trúc giống như tổ ong có độ xốp cao. Ở cấp độ phân tử cấu trúc này bao gồm các chuỗi dài các phân tử lặp lại, được gọi là poly (N-isopropylacrylamide), liên kết chéo với nhau để tạo thành lưới. Trong lưới, một số vùng chứa các phân tử háo nước, trong khi các vùng khác lại kỵ nước.
Ở nhiệt độ phòng, các chuỗi dài và linh hoạt, và nước có thể dễ dàng di chuyển bằng lực mao dẫn vào vật liệu để đến các vùng ưa nước. Nhưng khi mặt trời làm ấm vật liệu, các chuỗi kỵ nước tụ lại với nhau và đẩy nước ra khỏi gel.
Lớp gel này nằm bên trong hai lớp khác giúp ngăn chất ô nhiễm tiếp cận với lớp gel bên trong. Lớp giữa là một loại vật liệu tối màu gọi là polydopamine (PDA) có tác dụng biến ánh sáng mặt trời thành nhiệt, đồng thời loại bỏ các kim loại nặng và các phân tử hữu cơ. Với PDA, ánh sáng mặt trời có thể làm nóng vật liệu bên trong ngay cả khi nhiệt độ thực tế ngoài trời không quá ấm.
Lớp bên ngoài cuối cùng là lớp lọc alginate, có tác dụng ngăn chặn mầm bệnh và các vật chất khác xâm nhập vào gel.
Nhóm đang khám phá các cách để đưa công nghệ trở nên phổ biến rộng rãi với sự trợ giúp của Princeton Innovation, tổ chức hỗ trợ các nhà nghiên cứu Đại học chuyển các khám phá thành công nghệ và dịch vụ vì lợi ích của xã hội.
Nghiên cứu được hỗ trợ bởi Chương trình Học bổng Sau Tiến sĩ của Đại học Princeton.
Nguồn: Đại học Princeton
NQK sưu tầm.