Riêng tại Hoa Kỳ, “nhiều khu vực bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm uranium, bao gồm các tầng chứa nước ở Đồng bằng Cao và Thung lũng Trung tâm, cung cấp nước uống cho 6 triệu người”. Sự ô nhiễm này gây ra mối nguy hiểm gần và hiện tại. Ngay cả khi ở nồng độ nhỏ cũng có hại cho sức khỏe con người.

Giờ đây, nhóm nghiên cứu đã phát minh ra một phương pháp hiệu quả cao để loại bỏ uranium khỏi nước uống. Áp dụng điện tích lên bọt graphene oxit, các nhà nghiên cứu có thể thu giữ uranium trong dung dịch, chất này kết tủa dưới dạng tinh thể rắn ngưng tụ. Bọt có thể được tái sử dụng đến bảy lần mà không làm mất các đặc tính điện hóa của nó. Trong vòng vài giờ, quy trình có thể lọc một lượng lớn nước uống dưới mức giới hạn EPA đối với uranium.

Nhắm tới mục tiêu chất gây ô nhiễm

Dự án được khởi động cách đây 3 năm, bắt đầu như một nỗ lực nhằm tìm ra các phương pháp tiếp cận tốt hơn để làm sạch môi trường đối với kim loại nặng từ các khu khai thác. Cho đến nay, các phương pháp xử lý đối với các kim loại như crom, cadmium, asen, chì, thủy ngân, radium và uranium đã được chứng minh là hạn chế và tốn kém. Kỹ thuật này rất nhạy cảm với các chất hữu cơ trong nước và rất kém trong việc tách các chất gây ô nhiễm kim loại nặng. Vì vậy, chúng liên quan đến thời gian vận hành lâu, chi phí vốn cao và vào cuối quá trình khai thác, tạo ra nhiều bùn độc hại hơn.

Đối với nhóm nghiên cứu, uranium dường như là một mục tiêu đặc biệt hấp dẫn. Thử nghiệm hiện trường của Cơ quan Địa chất Hoa Kỳ và Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA) đã cho thấy mức uranium di chuyển vào các hồ chứa và tầng chứa nước từ các nguồn đá tự nhiên ở đông bắc Hoa Kỳ, từ các ao và hố lưu trữ vũ khí hạt nhân cũ và nhiên liệu ở những nơi như Hanford , Washington, và từ các hoạt động khai thác ở nhiều bang phía tây. Loại ô nhiễm này cũng phổ biến ở nhiều quốc gia khác. Một số lượng đáng báo động trong số các địa điểm này cho thấy nồng độ uranium gần bằng hoặc cao hơn mức trần khuyến nghị của EPA là 30 phần tỷ (ppb) - một mức liên quan đến tổn thương thận, nguy cơ ung thư và thay đổi hành vi thần kinh ở người.

Đơn giản, hiệu quả và sạch sẽ

Nhóm nghiên cứu bắt đầu làm việc để biến bọt graphene thành tương đương với nam châm uranium, gửi một điện tích qua bọt, tách nước và giải phóng hydro, có thể làm tăng độ pH cục bộ và tạo ra sự thay đổi hóa học kéo các ion uranium ra khỏi dung dịch. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng uranium sẽ tự ghép vào bề mặt của bọt, nơi nó tạo thành một dạng tinh thể uranium hydroxit chưa từng thấy trước đây. Khi đảo chiều điện tích, khoáng chất giống vảy cá dễ dàng trượt ra khỏi bọt.

Quá trình lọc uranium này rất đơn giản, hiệu quả và sạch sẽ. Mỗi lần sử dụng, bọt có thể thu được gấp 4 lần trọng lượng uranium của chính nó và có thể đạt được công suất chiết xuất là 4.000 mg mỗi gam, tức là cải tiến lớn so với các phương pháp khác. Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một bước đột phá lớn về khả năng tái sử dụng, vì bọt có thể trải qua bảy chu kỳ mà không làm mất hiệu quả chiết xuất của nó. Bọt graphene hoạt động tốt trong nước biển, nơi nó làm giảm nồng độ uranium từ 3 phần triệu xuống còn 19,9 ppb, cho thấy rằng các ion khác trong nước muối không cản trở quá trình lọc.

Nhóm nghiên cứu tin rằng thiết bị hiệu quả, chi phí thấp có thể trở thành một loại bộ lọc nước gia đình mới. Một số bộ lọc này đã có than hoạt tính, vì vậy chúng ta có thể sửa đổi chúng, thêm điện áp thấp để lọc uranium.

ctngoc