Vật liệu hấp phụ khí độc trong môi trường nước
Ô nhiễm nước bởi các nguyên tố dinh dưỡng như nitơ, phốt pho và lưu huỳnh là một trong số những thách thức lớn nhất về môi trường.
Thành viên nhóm nghiên cứu thực hiện chuyến công tác tại Viện Hóa học Hữu cơ - Viện Hàn lâm Khoa học Nga.
Việc tìm ra vật liệu hấp phụ khí độc giúp giải bài toán này.
Loại bỏ khí độc bằng vật liệu composite
Vấn đề ô nhiễm nguồn nước ngày càng trở nên phổ biến do hoạt động của con người. Việc xử lý khí độc trong nước quan trọng nhưng rất phức tạp. Nguyên nhân của sự phức tạp này là khả năng hòa tan của các khí đó trong nước, tạo thành các các chất điện ly.
Sự hấp phụ các chất điện ly trong môi trường nước của các vật liệu hấp phụ luôn bị cạnh tranh bởi chính các phân tử nước, khiến công nghệ hấp phụ trên các vật liệu rắn thường không đạt hiệu quả cao.
GS.TS Nguyễn Hoài Châu và nhóm nghiên cứu Viện Công nghệ môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã phối hợp với Viện Hóa học Hữu cơ Zelinskiy thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga thực hiện nhiệm vụ Nghiên cứu phát triển phương pháp hấp phụ loại bỏ các khí độc (NH3, NO2, H2S, SO2) trong môi trường nước bằng các vật liệu composite hiện đại trên cơ sở than hoạt tính biến tính, zeolite dạng cation và các polime phối trí kim loại - hữu cơ.
GS.TS Nguyễn Hoài Châu cho biết, ô nhiễm nước bởi các nguyên tố dinh dưỡng như nitơ, phốt pho và lưu huỳnh là một trong số những thách thức lớn nhất về môi trường.
Công nghệ phổ biến nhất để xử lý nước bề mặt là keo tụ, kết tủa sau đó lọc qua màng lọc cát. Tuy nhiên, phương pháp này thường không đạt yêu cầu về chỉ số amoni trong nước - hàm lượng chất này không được quá 2 mg/l nước sinh hoạt, và phải dưới 0,05 mg/l đối với nước nuôi trồng thủy sản.
Sự gia tăng nồng độ các chất này, khiến lượng oxy hòa tan tụt giảm, khiến vật nuôi chết hàng loạt trong thời gian ngắn, ảnh hưởng nghiêm trọng tới kinh tế.
Mục tiêu của nhóm nghiên cứu là xử lý ô nhiễm tại các thủy vực nhỏ (ao, hồ nhỏ, sông hẹp, bể nuôi trồng thủy sản…) khỏi các khí độc như NH3, NO2, H2S, SO2. Đây là một vấn đề quan trọng đối với khoa học cơ bản và khoa học ứng dụng tại cả hai nước Việt Nam và Nga.
Phía Nga phụ trách phát triển các phương pháp thu nhận vật liệu hấp phụ, xác định sơ bộ các đặc tính và bàn giao kết quả cho nhóm thực hiện đề tài phía Việt Nam để thực hiện đánh giá khả năng làm sạch nước khỏi các khí độc đã nêu.
Trong khuôn khổ đề tài này nhóm nghiên cứu phía Việt Nam đã nghiên cứu đánh giá được khả năng làm sạch nước nhiễm NH3; SO2 và H2S trên các vật liệu được chuyển giao từ Viện Hóa học Hữu cơ. Riêng khí NO2 chưa đánh giá được do trong môi trường nước khí này hoàn toàn nằm ở dạng ion.
Phù hợp ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản
GS.TS Nguyễn Hoài Châu cho biết, phòng nghiên cứu, phát triển vật liệu xúc tác đa năng, Viện Hóa học Hữu cơ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga là cơ sở khoa học hàng đầu của Nga về vật liệu xúc tác đã đề xuất hướng xử lý các khí độc trong nước bằng vật liệu thế hệ mới trên nền tảng than hoạt tính biến tính, zeolite dạng cation và các polyme phối trí.
Việc thực hiện nghiên cứu này giúp các nhà khoa học thuộc Viện Công nghệ môi trường tiếp cận và tranh thủ được sự hỗ trợ của Viện Hóa học Hữu cơ để nâng cao tiềm lực khoa học và công nghệ trong xử lý ô nhiễm nước nói riêng và trong công nghệ xúc tác - hấp phụ nói chung.
Vấn đề xử lý nước nhiễm các khí độc được đề xuất bằng phương pháp hấp phụ. Dựa trên các kết quả thử nghiệm, vật liệu hấp phụ composite có triển vọng tốt để xử lý nước nhiễm amoni.
Đối với nước nhiễm hydro sulfua thì vật liệu than hoạt tính từ gỗ bạch dương có khả năng xử lý tốt hơn, tuy nhiên vật liệu composite RU2597400C1 cũng chỉ kém hơn đôi chút. Chính vì vậy, vật liệu này có thể được khuyến cáo để sử dụng trong xử lý nước nhiễm NH3 và H2S.
Theo GS.TS Nguyễn Hoài Châu, những kết quả của đề tài cho phép mở ra triển vọng ứng dụng công nghệ hấp phụ trong xử lý nước nhiễm amoni và các khí khó xử lý khác. Khi được đầu tư nghiên cứu thêm, công nghệ này có thể được triển khai tại những trang trại nuôi tôm, hoặc những loại hải sản có giá trị cao.
Ngoài ra, đề tài cũng mở ra những hướng nghiên cứu mới liên quan tới môi trường như thu hồi, lưu trữ và tái sử dụng cacbon; các vấn đề liên quan tới hấp phụ chọn lọc và chuyển hóa các khí gây hiệu ứng nhà kính.
