Chế tạo vật liệu điện cực xốp từ sinh khối tại Việt Nam để lọc nước
Công nghệ này có nhiều tiềm năng ứng dụng rộng rãi ở các khu vực có nước lợ, dễ dàng vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa.
Một nhóm tác giả tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên TPHCM đã nghiên cứu và chế tạo thành công vật liệu điện cực xốp từ các loại sinh khối sẵn có tại Việt Nam. Vật liệu này có tiềm năng lớn trong việc lọc nước lợ bằng công nghệ khử ion điện dung (CDI).
Công nghệ khử mặn hiện nay gồm công nghệ thẩm thấu ngược (RO), thẩm phân điện (ED), chưng cất màng (MD) và khử ion điện dung (CDI). Trong đó, RO là phương pháp phổ biến nhất nhưng gặp phải hạn chế do tắc nghẽn và áp suất cao, đặc biệt là khi xử lý nước có độ cứng cao.
CDI là công nghệ đang phát triển nhanh chóng với nhiều ưu điểm vượt trội: sử dụng vật liệu carbon rẻ, thân thiện môi trường, hiệu suất dòng điện cao, tiêu hao năng lượng thấp, và hoạt động ở điều kiện thường. CDI cũng có tính đa dụng, ứng dụng trong làm mềm nước và xử lý nước thải.
Nhóm tác giả đã chế tạo vật liệu điện cực xốp từ các loại sinh khối như thân cây ngô, bã mía, lục bình và xơ dừa. Quá trình này bao gồm việc tạo cellulose aerogel, sau đó chuyển thành carbon aerogel dạng bột với kích thước hạt khoảng 45 - 150 μm để làm điện cực xốp cho thiết bị lọc nước lợ. Các phụ gia như than ống nano (CNT), muội than (AB), MnO2, và TiO2 cũng được thêm vào để tăng cường hoạt tính điện hóa của điện cực.
Kết quả thử nghiệm cho thấy, sau hơn 50 chu kỳ hoạt động liên tục, các điện cực vẫn duy trì khả năng xử lý muối tốt với dung lượng hấp phụ ổn định từ 15 - 20 mg/g. Mô-đun CDI được thiết kế với lưu lượng xử lý 2 - 6 lít/phút, đạt hiệu suất khử mặn tối thiểu 90% với nước lợ có nồng độ muối tối đa 1.000 ppm. Điện cực dạng tròn đường kính 180 mm, in hai mặt bằng vật liệu carbon aerogel trên đế dẫn graphite, cho kết quả lọc cao lên đến 90,5%.
Nhóm nghiên cứu cho biết, công nghệ này có nhiều tiềm năng ứng dụng rộng rãi ở các khu vực có nước lợ, dễ dàng vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa. Đề tài này đã được Sở KH&CN TPHCM nghiệm thu, hứa hẹn mang lại giải pháp bền vững và hiệu quả cho việc xử lý nước lợ tại Việt Nam.
Nghiên cứu mở ra hướng đi mới trong việc sử dụng sinh khối tại Việt Nam và phát triển công nghệ khử ion điện dung, góp thêm giải pháp giải quyết vấn đề nước sạch hiệu quả tại các khu vực nước lợ.
Tú Anh (T/h)
