Các khối cầu có kích thước micron đã được kỹ sư môi trường Pedro Alvarez tại Phòng thí nghiệm của trường Đại học Rice chế tạo để thu thập và loại bỏ bisphenol A (BPA), hóa chất tổng hợp dùng để sản xuất nhựa. Nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí Environmental Science & Technology.

BPA thường được sử dụng để phủ bên trong hộp thực phẩm, nắp chai và đường ống cấp nước và từng là một thành phần của bình sữa trẻ em. Dù liều lượng BPA ngấm vào thức ăn và đồ uống thấp ở mức được coi là an toàn, nhưng phơi nhiễm hóa chất này trong thời gian dài bị nghi là gây ảnh hưởng đến sức khỏe trẻ em và góp phần gây bệnh huyết áp cao.
Bản thân các khối cầu là bộ sưu tập giống như bông hoa bao gồm những cánh hoa titan dioxit. Titan dioxit giá rẻ giải phóng các loại oxy phản ứng (ROS) khi được kích hoạt bởi ánh sáng cực tím. Những cánh hoa titan dioxit cung cấp nhiều diện tích bề mặt cho các phân tử cyclodextrin bám vào.
Cyclodextrin là phân tử từ đường thường được sử dụng trong thực phẩm và thuốc. Nó có cấu trúc hai mặt với một khoang kỵ nước và bề mặt ngoài ưa nước. BPA cũng kỵ nước và tự nhiên bị thu hút vào khoang. Khi bị mắc kẹt, ROS do các khối cầu tạo ra phân tách BPA thành các hóa chất vô hại.
Trong phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu xác định được rằng 200 miligram khối cầu trên một lít nước ô nhiễm đã khử được 90% BPA trong vòng một giờ, quá trình này diễn ra trong thời gian dài hơn gấp hai lần so với titan dioxit chưa được cải tiến.
Hầu hết các quá trình xử lý đã được báo cáo trong tài liệu liên quan đến các hạt nano, Danning Zhang, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết. Kích thước của các hạt chưa đến 100 nanomet. Do kích thước rất nhỏ, nên chúng rất khó thu hồi từ thể huyền phù trong nước.
Các hạt xử lý nước do nhóm nghiên cứu chế tạo, có kích thước lớn hơn nhiều. Khi một hạt cỡ 100 nm, nhỏ hơn 1.000 lần sợi tóc người, thì titan dioxit được nâng cấp sẽ dao động từ 3 đến 5 micron, chỉ nhỏ hơn khoảng 20 lần so với một sợi tóc. Điều đó có nghĩa là chúng tôi có thể sử dụng phương pháp vi lọc áp suất thấp kết hợp với màng để thu hồi các hạt phục vụ tái sử dụng, Zhang nói. Như vậy sẽ tiết kiệm được rất nhiều năng lượng.
Vì ROS cũng có thể khử cyclodextrin, nên các khối cầu bắt đầu mất khả năng “bẫy” sau khoảng 400 giờ tiếp xúc tia cực tím liên tục. Nhưng khi đã được thu hồi, chúng có thể dễ dàng được tái sử dụng.
Vật liệu mới giúp loại bỏ hai rào cản công nghệ quan trọng để xử lý nước bằng quang xúc tác, Alvarez nói. Đầu tiên, nó tăng cường hiệu quả xử lý bằng cách giảm thiểu nhu cầu làm sạch ROS bằng các thành phần trong nước nằm ngoài mục tiêu. Ở đây, ROS chủ yếu được sử dụng để loại bỏ BPA. Thứ hai, vật liệu cho phép tách với chi phí thấp và tái sử dụng chất xúc tác, góp phần giảm chi phí xử lý.
Nguồn: NASATI