Các nhà khoa học thuộc Đại học Nagoya (Nhật Bản) phát triển quy trình xử lý một bước giúp cải thiện khả năng của nano carbon để loại bỏ các ion kim loại nặng độc hại trong nước. Công nghệ mới giúp người dân dễ dàng tiếp cận nguồn nước sạch, theo nghiên cứu mới được công bố trên chuyên san ACS Applied Nano Materials.

Các nano carbon khác nhau được nghiên cứu và sử dụng để làm sạch nước và nước thải bằng cách hấp thụ thuốc nhuộm, khí, hợp chất hữu cơ và các ion kim loại độc hại. Những nano carbon này có thể hấp thụ các ion kim loại nặng như chì và thủy ngân, lên bề mặt của chúng thông qua lực hút phân tử. Nhưng lực hút này thường yếu nên các nano carbon này không tự hấp thụ hiệu quả.

Để cải thiện khả năng hấp thụ, nhóm nghiên cứu xem xét thêm các phân tử vào nano carbon, giống như các nhóm amino, hình thành liên kết hóa học mạnh hơn với các kim loại nặng. Họ cũng tìm cách sử dụng mọi bề mặt có sẵn trên nano carbon để hấp thụ ion kim loại, bao gồm cả bề mặt các lỗ xốp của nano carbon. Điều này sẽ tăng khả năng hấp thụ nhiều ion kim loại hơn cùng một lúc.

Cụ thể, các nhà khoa học Nhật tạo ra một phương pháp mới giúp tổng hợp một “nano carbon biến đổi amino”, hấp thụ hiệu quả hơn nhiều ion kim loại nặng so với các phương pháp thông thường. Họ hòa trộn phenol – như một nguồn carbon, với một hợp chất được gọi là APTES – như một nguồn của các nhóm amino.

Hỗn hợp này được đặt trong bình thủy tinh và tiếp xúc với điện áp cao, tạo ra plasma trong chất lỏng. Phương pháp này được gọi là “quy trình plasma giải pháp”, được duy trì trong 20 phút. Kết tủa đen của các nguyên tử carbon biến đổi amino hình thành và được thu thập, rửa và sấy khô.

Một loạt thử nghiệm cho thấy các nhóm amino đã phân bố đều trên bề mặt nano carbon, bao gồm cả các lỗ xốp của nó, từ đó làm tăng đáng kể khả năng hấp thụ các ion kim loại nặng.

“Quy trình của chúng tôi có thể giúp giảm chi phí cho việc lọc nước và hướng tới khả năng mọi người đều được tiếp cận nguồn nước uống an toàn với giá cả phải chăng vào năm 2030”, Trưởng nhóm nghiên cứu Nagahiro Saito cho hay.