Khử muối trong nước biển bằng màng nano

Một nhà khoa học tại Viện Công nghệ New Jersey (Mỹ) đang nghiên cứu một phương pháp mới khử mặn trong nước biển bằng màng lọc nano.

Tiến sĩ, Kỹ sư hóa học Kamalesh Sirkar, Giáo sư xuất sắc tại Viện Công nghệ New Jersey (NJIT) và là chuyên gia trong công nghệ phân tách màng, đang dẫn đầu một nhóm nghiên cứu phát triển một phương pháp mới khử mặn trong nước biển.

Sirkar, người đã nhận được hơn 20 bằng sáng chế trong lĩnh vực tách màng, cho biết sử dụng công nghệ của ông, các kỹ sư có thể chiết tách nước từ nước biển có nồng độ muối cao nhất.

Sirkar cho rằng “Quy trình của chúng tôi đặc biệt đạt hiệu quả cao đối với nước biển có nồng độ muối trên 5,5%. Chúng tôi rất thích quy trình mới này, bởi vì chúng tôi có thể đun bằng nguồn nhiệt lượng thấp có giá rẻ. Chi phí năng lượng ít tốn kém hơn, nhưng lại hoạt động hiệu quả hơn.”

Hiện tại, 5,5% là nồng độ muối cao nhất trong nước biển có thể được xử lý bằng Phương pháp thẩm thấu ngược.

Quy trình chưng cất màng của Sirkar rất đơn giản.

Nước được đun bốc hơi từ dung dịch muối. Hơi nước tinh khiết sau được dẫn qua ống nano, lọc qua một lớp màng để chưng cất thành giọt nước ở phía màng bên kia.

Những nguyên tắc cơ bản của quy trình tách qua màng đã được biết tới từ lâu. Ruột của người và động vật là dạng màng bán thấm. Những thí nghiệm trước đây nghiên cứu về quy trình tách qua màng đã được các nhà hóa học tiến hành qua mẫu màng của động vật.

Hiện nay, các quy trình tách qua màng phụ thuộc vào cấu tạo của màng và các thành phần cấu thành của màng.

Kích thước của ống nano thường là điều kiện quyết định thành phần phân tử nào ở thể lỏng hay thể khí sẽ được lọc qua màng.

Thông thường, các phân tử điển hình sẽ chuyển động từ nơi có nồng độ cao tới nơi có nồng độ thấp hơn. Chênh lệch áp suất và nồng độ ở cả hai thành màng sẽ dẫn tới hiện tượng phân tách thực sự xảy ra. Khi kích thước của ống giảm đi thì hiệu quả và khả năng lọc qua màng sẽ tăng lên.

Quy trình tách qua màng được sử dụng trong y sinh học, công nghệ sinh học, hóa học, thực phẩm, hóa dầu, dược phẩm và xử lý nước để tách, lọc trong, cô đặc các dung dịch lỏng hoặc dịch treo (chất lỏng có những hạt chất rắn nhỏ li ti trong đó) hay các hỗ hợp khí.

Nhóm của Sirkar thực hiện quy trình này với màng siêu mỏng, kích cỡ chỉ tính theo nanomét.

Ông đã nỗ lực thực hiện quy trình tách qua màng và công nghệ sinh học tại NJIT từ năm 1992.

Ông dự đoán trước nhiều ứng dụng của quy trình này trong tương lai. Ông phát biểu: “Khử mặn trong nước biển kích thích phát triển kinh tế và chưng cất nước có thể uống được luôn luôn gây được sự lưu tâm của mọi người”.