Ảnh: rmit.edu.au
Phát minh này hứa hẹn giúp các ngành công nghiệp sản xuất thuốc, thuốc nhuộm và các sản phẩm khác giảm bớt chất thải, tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí.
Nhóm nghiên cứu, do giáo sư cấp cao Weiwei Lei và nghiên cứu sinh Yuxi Ma tại Đại học RMIT dẫn đầu, đã tạo ra các màng lọc lai (hybrid filter) bằng cách kết hợp các lớp boron nitride siêu mỏng - một hợp chất ổn định của boron (B) và nitơ (N) - với các sợi tổng hợp hiệu suất cao (Aromatic Polyamide). Kết quả, nhóm đã tạo ra một bộ lọc vừa linh hoạt vừa bền bỉ, duy trì sự ổn định ngay cả dưới áp suất cao.
Nghiên cứu sinh Ma cho biết boron nitride thông thường có tính kỵ nước, khiến nó khó kết hợp với các vật liệu khác. Nhóm của ông đã thay đổi bề mặt boron nitride để thêm khả năng hút nước. Điều đó cho phép họ tạo ra một hỗn hợp ổn định, đồng nhất với các sợi và tạo ra một bộ lọc composite mạnh hơn nhiều. Theo ông, phát minh mới này có thể mở đường cho quy trình sản xuất và tái chế hóa chất sạch hơn, hiệu quả hơn.
Ông Ma giải thích mặc dù nhiều quy trình công nghiệp tiêu tốn năng lượng và thời gian cho việc tách và tái sử dụng dung môi, bộ lọc mới cho phép dung môi đi qua nhanh chóng trong khi giữ lại các phân tử lớn hơn, cung cấp một cách thức thu hồi hóa chất hữu ích nhanh hơn và bền vững hơn.
Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, các màng lọc này đã hoạt động hiệu quả với các dung môi phổ biến như ethanol, methanol và acetone. Chúng duy trì sự ổn định dưới áp suất lên tới 10 bar (gấp khoảng 10 lần áp suất lốp xe ô tô) và tiếp tục hoạt động nhất quán trong 24 giờ sử dụng liên tục.
Bằng cách điều chỉnh độ dày của lớp hoạt tính, các nhà nghiên cứu có thể kiểm soát độ chọn lọc của bộ lọc. Lớp dày khoảng 1 micromet cho sự cân bằng tốt nhất giữa tốc độ dòng chảy nhanh và hiệu suất chặn mạnh, lọc bỏ tới 96% các phân tử thuốc nhuộm lớn hơn.
Giáo sư Lei nhận định nghiên cứu này đưa vật liệu nano tiên tiến tiến thêm một bước gần hơn đến ứng dụng công nghiệp. Theo ông mục tiêu tiếp theo là hợp tác với các đối tác công nghiệp để mở rộng quy mô sản xuất và thử nghiệm công nghệ trong các hệ thống tái chế, tinh chế hóa chất. Ngoài ra, nghiên cứu có thể ứng dụng trên nhiều lĩnh vực, từ sản xuất dược phẩm, thuốc nhuộm đến xử lý nước thải.
Giáo sư Lei khẳng định màng lọc này có tiềm năng lớn giúp các ngành công nghiệp hướng tới sự bền vững hơn, thông qua việc cắt giảm chất thải và thúc đẩy sản xuất tuần hoàn.