Đại học WUSTL phát triển màng lọc nước nano, lọc nhiều nước, đơn giản, giá rẻ

Các kỹ sư ở đại học Washington University ở St. Louis ( WUSTL) đã phát triển được tấm màng sinh học lọc nước, khi phủ màng này lên trên mặt ao hồ bẩn, hoặc ao hồ nước mặn, màng này sẽ dùng ánh nắng mặt trời lọc chất bẩn, muối ra khỏi nước và cung cấp nước sạch. Tấm màng này hứa hẹn sẽ giúp những vùng ao hồ có nước bị nhiễm bẩn hoặc nhiễm nhiều chất tan có nước sạch uống.

Tấm màng sinh học này bao gồm 2 lớp nano xen lu lô gốc vi khuẩn (nanocellulose). Lớp dưới là pristine cellulose (tạm dịch: xen lu lô nguyên thủy), lớp trên là graphene oxide (tạm dịch là màng nano oxit cạc bon). Lớp oxit carbon này sẽ hấp thụ ánh nắng mặt trời, sinh ra nhiệt, nước sẽ được thẩm thấu từ phía dưới, xuyên qua lớp dưới, rồi bốc hơi ở mặt trên, trong quá trình bốc hơi này nó sẽ để lại các tạp chất, chất lơ lửng hoặc muối, nước sạch sẽ lắng đọng lại ở trên, ta có thể rút nước này ra và sử dụng.

Ông Srikanth Singamaneni là giáo sư ngành chế tạo vật liệu tại đại học WUSTL cho hay: "Quá trình lọc nước này cực kỳ đơn giản, điều tuyệt vời là những màng xen lu lô do vi khuẩn tạo ra có kích thước nano, và màng này có khả năng hút nước rất lớn từ phía dưới đưa lên phía trên, đồng thời lại có khả năng ngăn nhiệt từ trên mặt truyền xuống dưới, quá trình lọc nước diễn ra chỉ trong 1 bước".

Tấm màng này khá chắc chắn mà lại nhẹ, dễ làm, dễ sản xuất với số lượng lớn.

Việc dùng các màng graphene để lọc nước này tuy là ý tưởng mới, nhưng phương pháp dùng để sản xuất các tấm màng này mới sáng tạo. Người ta bắt chước quá trình trai tạo ngọc, từng lớp từng lớp một cho đến khi có viên ngọc trai, quá trình tạo mang này cũng khá tương tự, vi khuẩn được nuôi cấy để tạo màng xen lu lô, trong quá trình nuôi cấy, người ta sẽ thêm các ô xít graphene vào vật liệu, khi vi khuẩn sinh ra xen lu lô thì đã có sẵn ô xít graphene trong màng. Đến khi đạt yêu cầu, người ta sẽ bắt đầu lại để tạo ra những lớp màng mới, cho đến khi đạt được thành phẩm.

Tấm màng này khá chắc chắn, nếu xét về mặt cơ khí học thì nó được xếp vào loại khá vững chắc, đồng thời lại cực kỳ nhẹ, dễ làm, dễ sản xuất số lượng lớn, việc tiến hành lọc nước cũng rất đơn giản, chỉ cần trải tấm màng trên mặt nước là xong, không cần các hệ thống bơm hoặc cung cấp năng lượng phức tạp gì cả.

Người ta có thể sản xuất xen lu lô số lượng lớn, giá graphen oxit lại cực kỳ rẻ, về nguyên lý, có thể tạo ra hàng tấn màng này mà tốn rất ít tiền, công nghệ sản xuất màng cũng có thể giúp đưa vào vật liệu các cấu trúc nanô diệt khuẩn, giúp nước lọc ra là uống được ngay.

Ông Singamaneni nói: "Tôi hy vọng ở đất nước nhiều nắng như Ấn độ, người ta có thể lấy nước bẩn, lọc bằng loại vật liệu này, thu nước sạch về sử dụng một cách đơn giản".

Kết quả nghiên cứu của nhóm được đăng ở Advanced Materials.