Phương pháp mới xử lý nước bị ô nhiễm kim loại nặng

Các kỹ sư tại MIT cho biết, phương pháp này có thể được sử dụng để xử lý nguồn cung cấp nước bị nhiễm chì ở cấp độ gia đình hoặc để xử lý nước bị ô nhiễm từ một số quy trình hóa học hoặc công nghiệp.

Phương pháp này ban đầu được phát triển để khử mặn nước biển hoặc nước lợ, và sau đó được điều chỉnh để loại bỏ các hợp chất phóng xạ khỏi nước làm mát của điện hạt nhân. Sau đó, được phát triển để xử lý nguồn nước gia đình, cũng như sử dụng trong công nghiệp.

Theo nghiên cứu sinh Mohammad Alkhadra: “Rất khó để loại bỏ kim loại nặng độc hại tồn tại lâu dài trong nhiều nguồn nước khác nhau. Rõ ràng ngày nay có những phương pháp có thể làm được điều này, tuy nhiên vấn đề là phương pháp Thách thức lớn nhất trong việc loại bỏ chì là nồng độ chì thường rất nhỏ, bị lấn át bởi các nguyên tố hoặc hợp chất khác. Ví dụ, natri thường có trong nước uống với nồng độ vài chục phần triệu, trong khi chì chỉ cần vài phần tỷ cũng trở nên rất độc. Chì trong nước uống có thể gây tổn thương hệ thần kinh, gây ra các vấn đề về mạch máu, chức năng thận và chức năng của các tế bào máu.”

Hầu hết các quy trình hiện có, chẳng hạn như thẩm thấu ngược hoặc chưng cất, loại bỏ tất cả nguyên tố cùng một lúc. Cách này không chỉ tốn nhiều năng lượng hơn mức cần thiết so với loại bỏ có chọn lọc một số nguyên tố, mà còn phản tác dụng vì một lượng nhỏ các nguyên tố như natri và magiê trong nước lại có lợi cho sức khỏe.

Phương pháp mới sử dụng một quy trình được gọi là thẩm tách điện xung kích, trong đó điện trường được sử dụng để tạo ra sóng xung kích bên trong một vật liệu xốp mang nước bị ô nhiễm. Sóng xung kích truyền từ bên này sang bên kia khi điện áp tăng, để lại một vùng mà các ion kim loại bị cạn kiệt, và phân tách dòng thức ăn thành dòng nước muối và dòng nước ngọt. Quá trình này giúp giảm 95% lượng chì từ dòng nước ngọt đi ra.

“Về lý thuyết, quy trình này có thể sẽ rẻ hơn nhiều, vì chỉ sử dụng năng lượng điện để lọc một chất mục tiêu nhất định, đó là chì. Quy trình này không lãng phí nhiều năng lượng để loại bỏ natri,” giáo sư kỹ thuật hóa học Martin Bazan, một tác giả của nghiên cứu, cho biết. Thêm nữa, vì nồng độ chì rất thấp, không cần nhiều năng lượng điện để loại bỏ chúng.

Quy trình này vẫn có những hạn chế như: mới chỉ được chứng minh ở quy mô phòng thí nghiệm nhỏ và ở tốc độ dòng chảy khá chậm. Nó còn cần được nghiên cứu thêm để có thể sử dụng ở quy mô công nghiệp, nhưng có thể đi vào ứng dụng thực tế trong vòng vài năm tới ở một số hệ thống nước gia đình.

Quy trình này cũng có thể được điều chỉnh cho một số mục đích sử dụng công nghiệp, trong các hoạt động khai thác hoặc khoan, để nước đã qua xử lý có thể được xử lý hoặc tái sử dụng một cách an toàn. Và trong một số trường hợp, điều này cũng có thể cung cấp một cách để thu hồi các kim loại gây ô nhiễm nước nhưng thực sự có thể là một sản phẩm có giá trị nếu chúng được tách ra; Ví dụ, một số khoáng chất như vậy có thể được sử dụng để chế biến chất bán dẫn hoặc dược phẩm hoặc các sản phẩm công nghệ cao khác, các nhà nghiên cứu cho biết.

Trong các hệ thống lọc thông thường, chi phí chủ yếu dành để thay thế liên tục các vật liệu lọc, trong khi trong hệ thống này chỉ cần đầu tư một lần, và chi phí dành cho nguồn điện vận hành rất nhỏ. Tại thời điểm này, nhóm đã thử nghiệm hệ thống điện thẩm tách trong vài tuần, nhưng chưa ước tính được vòng đời thực tế của hệ thống.

Hà My