Khử muối trong nước là phương thức biến nước mặn thành nước uống. Dân số thế giới ngày càng gia tăng đòi hỏi phải có nhiều giải pháp hơn để tăng nguồn tài nguyên nước sạch cho nhân loại.
Các nhà khoa học trong nhiều năm đã thử nghiệm các giải pháp
tiên tiến để khử muối hoặc loại bỏ hoàn toàn muối khỏi nước biển để có được nước
sạch an toàn. Nhưng đó là một khó khăn trở ngại lớn. Các nhà khoa học cần phải
tối ưu hóa lớp màng lọc, được sử dụng cho quá trình khử muối.
Một nghiên cứu mới, cải tiến màng lọc khử muối được sử dụng
trong quá trình khử nước biển hứa hẹn sẽ làm cho toàn bộ quy trình rẻ hơn, dễ
tiếp cận hơn trong tương lai.
Một bài báo khoa học, đăng trên ScienceAlert cho biết, các nhà khoa học đã có những
phát hiện quan trong đối với các màng lọc, giúp tiết kiệm năng lượng hơn từ 30%
đến 40%, nếu mật độ màng lọc đạt được đến cấp độ nano.
Giải pháp cải tiến màng khử mặn
Theo nghiên cứu này, quy trình lọc nước bằng phương pháp Thẩm
thấu ngược (RO) sử dụng màng lọc và áp suất để loại bỏ khoáng chất để sản xuất nước
sạch, việc giữ mật độ lọc đồng đều quan trọng hơn độ dày mỏng của màng, có khả
năng tăng cường cấp độ làm sạch nước.
Trong quy trình lọc nước biển này, nguồn nước được nén với áp
suất để vượt qua áp suất thẩm thấu , một thuộc tính tập hợp được dẫn động bởi sự
khác biệt hóa học tiềm năng của dung môi và thông số nhiệt động lực học . Thẩm
thấu ngược có thể loại bỏ nhiều loại hóa chất hòa tan và lơ lửng cũng như các
loại sinh học (chủ yếu là vi khuẩn) khỏi nước, được sử dụng trong cả quy trình
sản xuất nước công nghiệp và nước uống.
Mô hình quy trình lọc nước công nghiệp RO
Kỹ sư môi trường Manish Kumar từ Đại học Texas – Austin Mỹ
cho biết, màng thẩm thấu ngược được sử dụng rộng rãi để làm sạch nước, nhưng còn
rất nhiều vấn đề cần phải nghiên cứu khám phá quá trình này.
Kumar và các đồng nghiệp của ông đã sử dụng kỹ thuật hiển vi
điện tử đa phương thức để mô hình hóa mức độ hiệu quả quy trình làm sạch nước. Các
nhà khoa học phát hiện rằng, mật độ vật chất hoặc màng khử muối càng dày thì khử
muối trong nước càng tốt.
Bản đồ 3D màng lọc nước cấp độ nano cho thấy sự không đồng đều cấu trúc
Đồng thời, các nhà khoa học cũng phát hiện được sự không đồng
nhất và vùng chết trong màng ảnh hưởng lớn đến quá trình khử muối hơn là độ dày
mỏng của màng.
Các nhà nghiên cứu cho rằng nếu mật độ vật liệu của các màng
được phân bổ đều, có thể làm sạch nhiều nước hơn do tiêu hao năng lượng ít năng
lượng hơn, giúp tiết kiệm cho các tập đoàn quy mô lớn và người tiêu dùng tiếp cận
nước sạch với giá thành hạ. Giải pháp cải tiến màng lọc này sẽ làm cho quá
trình khử muối trong nước hiệu quả hơn và dễ tiếp cận hơn.
Enrique Gomez, kỹ sư hóa học từ Đại học Bang Pennsylvania,
cho biết: “Có thể nhìn thấy, trong phin lọc cà phê bằng mắt thường, có một số vị
trí đậm đặc hơn hoặc ít hơn.
"Các màng lọc trông như được phân bố đồng đều, nhưng không
phải ở kích thước nano và sự phân bố đồng đều khối lượng có ý nghĩa quan trọng
đối với hiệu suất lọc nước."
Tầm quan trọng của công nghiệp khử muối sản xuất nước sạch
Con người, cũng như tất cả các sinh vật sống đều cần nước để
tồn tại. Nhưng trên trái đất có nhiều nước mặn hơn nước ngọt. Chính vì vậy, các
nhà khoa học đã có những phương pháp khác nhau nhằm chuyển nước mặn thành nước
ngọt, gọi là quá trình khử muối.
Tại Mỹ, hầu hết mọi người đều có thể tiếp cận với nguồn cung
cấp nước ngọt dồi dào để uống và sử dụng hàng ngày, nhưng nguồn cung cấp nước
ngọt này đang dần thiếu hụt ở nhiều nơi trong nước và trên thế giới.
Dân số Trái đất ngày càng tăng lên, tình trạng thiếu nước uống
diễn ra thường xuyên hơn, việc chuyển đổi nước mặn từ đại dương thành nước ngọt
để uống là một giải pháp nhanh nhất đáp ứng nhu cầu dân sinh.
Loại bỏ muối khỏi nước muối có vẻ dễ dàng bằng phương pháp
chưng cất nước đun sôi, hơi nước được làm lạnh, ngưng tụ thành nước sạch.
Theo Cục Khảo sát Địa chất Mỹ, quá trình lọc nước này phải
được thực hiện trên quy mô lớn để đáp ứng các quần thể dân cư lớn. Ngoài ra, những
quy trình khử muối hiện nay rất tốn kém, cần nhiều năng lượng và cần cơ sở sản
xuất quy mô lớn.
Phát hiện mới của các nhà khoa học, được công bố trên tạp
chí Science sẽ giúp quá trình khử muối rẻ hơn và hiệu quả hơn. Có thể được sử dụng
trên tất cả mọi khu vực của hành tình.