Các nhà nghiên cứu vừa tìm thấy một công dụng khác nữa cho chất liệu thần kì graphene. Một chất liệu hỗn hợp gồm graphene oxide đã khử và magnetite có thể lọc một cách hiệu quả arsen ra khỏi nước uống, theo nghiên cứu mới được thực hiện ở Hàn Quốc.
Graphene là một tấm carbon chỉ dày một nguyên tử và còn tồn tại ở dạng oxide. Graphene oxide đã khử (RGO) là một trạng thái hóa học của chất liệu trên khi đã thu thêm các electron. Quá trình lọc hoạt động bằng cách cho hòa tan một hỗn hợp magnetite-RGO vào trong nước cần lọc arsen. Hỗn hợp sau đó được lọc một cách nhanh chóng và hiệu quả khỏi nước, sử dụng một nam châm vĩnh cửu.
Hỗn hợp magnetite-RGO hòa tan trong dung dịch nước và được lọc ra bằng từ tính. (Ảnh: ACS Nano)
Arsen là một trong những nguyên tố gây ung thư nhiều nhất và độc tính trên 10 ppb. Nước uống bị nhiễm nguyên tố trên là một thực tế nguy hiểm hàng ngày đối với nhiều người trên thế giới và nó có thể dẫn tới các bệnh mãn tính và chết chóc. Arsen chủ yếu có nguồn gốc từ các loại đá tự nhiên giàu arsen qua đó nước đã ngấm qua, nhưng nó cũng xuất hiện ở những khu vực nơi arsen được khai mỏ. Các nhà khoa học còn cho rằng các thay đổi trong canh tác nông nghiệp, thí dụ như sử dụng các giếng nước ngầm làm nước tưới thay cho nước mặt như nước sông, nước hồ, cũng có thể là một nguyên nhân.
Arsen được lọc khỏi nước uống bằng cách sử dụng carbon hoạt tính hoặc cho nó kết tủa với các khoáng chất sắt như sắt oxide – thí dụ các vi tinh thể magnetite (Fe3O4). Tuy nhiên, những hạt tinh thể bé nhỏ đó không thể dùng trong nước sông, hoặc các môi trường khác nơi nước chảy, do kích thước nhỏ của chúng và thực tế magnetite nhanh chóng oxy hóa khi phô ra trước khí quyển. Các nhà nghiên cứu mới đây đã khắc phục được trở ngại vừa nói bằng cách kết hợp các oxide sắt với carbon và ống nano carbon, và các chất liệu gốc graphene như graphene oxide.
Dựa trên thành quả này, Kwang Kim, In-Cheol Hwang và các cộng sự tại trường Đại học Khoa học và Công nghệ Pohang đã tạo ra một loại hợp chất magnetite mới dựa trên RGO. Chất liệu lai đó có thể lọc hơn 99,9% arsen trong mẫu giảm hàm lượng của nó xuống dưới 1 ppb.
Các nhà nghiên cứu hiện đang tìm các phương pháp tổng hợp graphene quy mô lớn đồng thời sản xuất các chất liệu lai gốc graphene cho các ứng dụng đa dạng thuộc lĩnh vực môi trường và sinh vật học.
Nguồn: physicsworld.com
