Công nghệ xử lý ô nhiễm hợp chất hữu cơ bền vững trong môi trường nước

Các hợp chất hữu cơ bền vững là nhóm chất có cấu trúc hóa học ổn định, rất khó bị phân hủy trong điều kiện tự nhiên và các hệ thống xử lý nước thải thông thường. Khi xâm nhập vào môi trường nước, các chất này có khả năng tồn lưu lâu dài, tích tụ trong sinh vật và lan truyền trong chuỗi thức ăn, tiềm ẩn nhiều rủi ro đối với hệ sinh thái cũng như sức khỏe con người. Thực tế này đặt ra yêu cầu cấp thiết phải nghiên cứu các công nghệ xử lý chuyên sâu, phù hợp với điều kiện kinh tế - kỹ thuật tại Việt Nam.

Từ yêu cầu thực tiễn đó, nhiệm vụ “Nghiên cứu công nghệ xử lý các hợp chất hữu cơ bền vững chứa nguyên tố Flo (FPOPs) trong nước thải sử dụng vật liệu hấp phụ - xúc tác” thuộc Chương trình khoa học và công nghệ cấp quốc gia giai đoạn đến năm 2030 được triển khai nhằm tìm kiếm lời giải công nghệ mang tính căn cơ.

Công nghệ xử lý ô nhiễm hợp chất hữu cơ bền vững trong môi trường nước Ảnh minh họa

Mục tiêu nhằm chế tạo được vật liệu hấp phụ - xúc tác tiên tiến trên cơ sở TiO2 ứng dụng xử lý hiệu quả FPOPs trong nước thải. Xây dựng được công nghệ xử lý hiệu quả FPOPs sử dụng vật liệu đã chế tạo được, nước sau xử lý đạt quy chuẩn Việt Nam.

Nhóm nghiên cứu đã tiếp cận bài toán xử lý FPOPs (PFOS) theo lộ trình từ khảo sát thực trạng đến xây dựng hệ thống công nghệ hoàn chỉnh. Nhiệm vụ đã khảo sát bổ sung hiện trạng PFOS trong một số loại nước thải, nghiên cứu phương pháp định lượng bằng phổ UV nhằm phục vụ theo dõi, đánh giá hiệu quả xử lý. Trên cơ sở đó, nhóm nghiên cứu tổng hợp vật liệu TiO2 và TiO2 biến tính, nghiên cứu phân tán các vật liệu này trên chất mang hấp phụ để tạo vật liệu xúc tác xử lý PFOS, đồng thời xác định các điều kiện xử lý tối ưu thông qua thí nghiệm dạng mẻ với nước thải giả lập.

Từ kết quả thí nghiệm, nhóm đã thiết kế, chế tạo và vận hành hệ thống thiết bị xử lý dạng liên tục ở quy mô phòng thí nghiệm với công suất 1 - 2 lít mỗi giờ, sau đó mở rộng lên hệ thống pilot công suất 100 lít mỗi ngày. Trên cơ sở vận hành thử nghiệm, các thông số công nghệ được xác định và hoàn thiện, đồng thời xây dựng quy trình công nghệ xử lý PFOS trong nước thải bằng phương pháp ôxy hóa xúc tác quang hóa, kèm theo đánh giá các chỉ tiêu môi trường và hiệu quả kinh tế - kỹ thuật.

Một trong những kết quả quan trọng của nhiệm vụ là nghiên cứu, chế tạo thành công vật liệu hấp phụ - xúc tác trên cơ sở TiO₂, có khả năng xử lý hiệu quả các hợp chất hữu cơ perfluoro (FPOPs) trong nước thải. Cùng với đó, nhiệm vụ đã xây dựng và hoàn thiện quy trình công nghệ chế tạo vật liệu hấp phụ - xúc tác phục vụ xử lý FPOPs, tạo cơ sở khoa học và kỹ thuật cho việc ứng dụng công nghệ vào thực tiễn xử lý ô nhiễm môi trường nước.

Các kết quả nghiên cứu không chỉ mang ý nghĩa khoa học mà còn có giá trị thực tiễn, góp phần bổ sung cơ sở khoa học cho việc lựa chọn, hoàn thiện các giải pháp xử lý ô nhiễm môi trường nước tại Việt Nam.

PHƯƠNG ANH