Sử dụng màng mô phỏng cổ họng cá để thu gom dầu tràn

03:46' PM - Thứ ba, 04/07/2017

Trong các tai nạn dầu tràn trên biển, các đơn vị cứu hộ thường phải làm sạch những diện tích dầu tràn lớn bằng cách sử dụng sào nổi để chặn vết dầu loang và dùng dụng cụ vớt để vớt dầu lên. Hiện nay, nhiều nhà nghiên cứu đang phát triển các loại màng tách, có thể xử lý dầu tràn nhanh hơn với chi phí thấp hơn. Những loại màng này được thiết kế để đẩy nước ra hoặc hút dầu vào và bằng cách đó tách hai chất lỏng này ra khỏi nhau. Nhưng các lỗ xốp trong những màng như vậy dễ bị dầu bít kín, khiến cho chúng không còn hiệu quả sau một thời gian sử dụng.

Các nhà khoa học tại Đại học Beihang (Bắc Kinh, Trung Quốc) và Đại học Wollongon (Ôxtrâylia) đã thiết kế một loại dụng cụ lọc mới dựa trên cấu trúc của cổ họng cá. Để lọc ra những con mồi nhỏ xíu lơ lửng trong nước, những con cá sử dụng cấu trúc xương vòm trong cổ họng mà càng đi sâu vào bên trong càng hẹp lại. Nước chảy qua cổ họng cá, thấm dần qua khe hở giữa các xương vòm rồi đi qua mang cá ra ngoài, trong khi đó những hạt thức ăn được giữ lại ở phía sau.

Để mô phỏng quá trình đó, các nhà nghiên cứu đã chế tạo những chiếc màng bằng thép không gỉ, dài 3 cm, có 5 lớp lưới với kích thước lỗ giảm dần - từ 150 nm ở một đầu đến 30 nm ở đầu kia. Họ bọc phủ màng này bằng các tấm coban oxit cỡ nano quấn vào nhau, tạo thành những túi giữ nước cực nhỏ, khiến cho màng có tính hút nước. Sau đó, họ đặt nghiêng màng sao cho phần có các lỗ xốp lớn sẽ nằm ở đáy và gắn một dụng cụ điều chỉnh ở bên trên.

Khi một hệ thống truyền động di chuyển màng qua hỗn hợp nước-dầu, dòng chất lỏng sẽ chảy qua màng. Nước thẩm thấu qua màng, tạo thành một lớp dọc theo bề mặt hút nước, ngăn không cho dầu bít kín các lỗ xốp. Các lỗ xốp lớn ở đáy cho phép dòng nước chảy nhanh hơn, trong khi đó các lỗ nhỏ ở phía trên sẽ đẩy dầu ra, nhờ đó dầu chảy dễ dàng từ phía trên màng vào bình chứa. Vì một phần dầu có thể đi qua các lỗ xốp lớn khi quét lần đầu tiên nên cần thực hiện nhiều lần quét qua vùng nhiễm dầu để thu gom được nhiều dầu hơn sau mỗi lần quét.

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm hệ thống trên trong một chiếc thùng dài 100 cm, rộng 10 cm, có chứa hỗn hợp nước và một trong các loại dầu khác nhau: dầu mỏ, dầu điêzen, dầu ngô, chất lỏng thủy lực. Kết quả là họ đã có thể liên tục thu gom dầu ở tốc độ 50 lít/phút trên mỗi mét dài của màng khi đẩy màng qua lại 2000 lần trong thùng trong thời gian 100 phút. Hiệu quả thu gom dầu chỉ giảm dưới 3% sau thời gian sử dụng dài như vậy và hiệu quả này có thể được khôi phục sau khi làm sạch màng.

Để so sánh, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm với quy trình truyền thống bằng cách rót một hỗn hợp nước-dầu qua màng có lỗ xốp 90 mm, màng này đã nhanh chóng bị bít và không thể sử dụng được tiếp sau 50 lần sử dụng.

Theo một nhà nghiên cứu, kỹ thuật lọc mới nói trên tạo điều kiện thu gom dầu tràn nhanh và liên tục, với sản lượng thu gom cao. Kỹ thuật này có thể được sử dụng cho các sự cố tràn dầu quy mô lớn, đặc biệt là trong ao hồ hoặc ở các vùng biển lặng. ở những vùng biển có sóng, sóng có thể gây khó khăn cho việc thu gom dầu, vì nước có thể bị đẩy lên phía trên màng và chảy vào bình chứa, làm giảm hiệu quả của màng thu gom dầu. Nhưng các nhà nghiên cứu cho rằng, có thể điều chỉnh các thông số như kích thước lỗ xốp, tốc độ tàu, chiều dài và độ nghiêng của màng, để màng hoạt động tốt hơn ở những vùng biển có sóng.

LH

Theo Chemical & Engineering News, 3/2017

Sponsor links (Provided by VIEPortal.net - The web cloud services for enterprises)
Thiết kế web, Thiết kế website, Thiết kế website công ty, Dịch vụ thiết kế website, Dịch vụ thiết kế web tối ưu, Giải pháp portal cổng thông tin, Xây dựng website doanh nghiệp, Dịch vụ web bán hàng trực tuyến, Giải pháp thương mại điện tử, Phần mềm dịch vụ web, Phần mềm quản trị tác nghiệp nội bộ công ty,