Phát triển công nghệ chế tạo vật liệu đa chức năng trên cơ sở biến tính tro bay tại các nhà máy nhiệt điện, ứng dụng trong xử lý các nguồn thải hữu cơ và khí CO2
Sự phát triển không ngừng của khoa học và công nghệ đang làm thay đổi rõ nét chất lượng cuộc sống của con người. Tuy nhiên, cũng chính sự phát triên công nghiệp đã kéo theo sự xuống cấp trầm trọng về môi trường sống, trong đó đặc biệt đáng báo động là sự ô nhiễm môi trường nước và không khí. Điển hình trong các bài toán môi trường ở Việt Nam cũng như nhiều quốc gia khác là vấn đề ô nhiễm các nguồn nước do các hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học như phẩm nhuộm, hóa chất bảo vệ thực vật, thuốc kháng sinh... hay bài toán liên quan tới biến đổi khí hậu, ấm lên toàn cầu trong đó nguyên nhân chính là phát thải hàm lượng lớn khí nhà kính, điển hình là CO2. Việc phát triển các loại vật liệu tiềm năng, quy trình công nghệ phù hợp với điều kiện Việt Nam góp phần giải quyết các bài toán môi trường nêu trên là rất cần thiết và có ý nghĩa sống còn trong chiến lược phát triển bền vững các ngành công nghiệp ở nước ta.
Từ thực tế trên, PGS.TS. Đào Sỹ Đức tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã thực hiện đề tài: “Phát triển công nghệ chế tạo vật liệu đa chức năng trên cơ sở biến tính tro bay tại các nhà máy nhiệt điện, ứng dụng trong xử lý các nguồn thải hữu cơ và khí CO2” trong thời gian từ năm 2018 đến năm 2021
Đề tài nhằm thực hiện mục tiêu tổng hợp được vật liệu và phát triển được quy trình chế tạo các hệ vật liệu có khả năng (i) làm xúc tác phân hủy các hợp chất hữu cơ trong nước thải và/hoặc (ii) hấp phụ khí CO2.
Nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công xúc tác Fenton dị thể bằng cách biến tính tro bay sử dụng phương pháp ngâm tẩm đơn giản, dễ triển khai. Bằng quy trình biến tính hai bước, tăng cường độ xốp vật liệu bằng cách ngâm tẩm tro bay trong dung dịch xút, rồi bổ sung tổ hợp amin tetrathylenepentamine (TEPA) và diethanolamine (DEA) vào cấu trúc của tro bay để, vật liệu thu được cho thấy khả năng ứng dụng tốt nhằm bắt giữ khí cacbonic. Vật liệu được đặc trưng bằng một số kỹ thuật tiên tiến như hiển vi điện tử quét (SEM), phổ hồng ngoại (FT-IR), giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD), phổ tán xạ năng lượng tia X (EDS), hấp phụ và giải hấp nitơ (BET)... Xúc tác được chỉ ra là có khả năng xử lý rất tốt một số nguồn thải hữu cơ khó phân hủy sịnh học như phẩm màu Reactive Blue 182, kháng sinh ampicillin và monoetanolamin (hợp chất hữu cơ được sử dụng rộng rãi trong mục tiêu thu giữ CO2). Các điều kiện biến tính, xử lý đã được khảo sát, nghiên cứu và tối ưu. Tại những điều kiện phù hợp, hơn 80% COD (từ MEA) và hơn 90% phẩm mảu Reactive Blue 182 160 được loại bỏ hoàn toàn sau khoảng 60 - 120 phút, tùy thuộc vào tác nhân xử lý. Xúc tác có khả năng thu hồi và tái sử dụng tốt, cho thấy tiềm năng ứng dụng thực tế xử lý nước thải.
Vật liệu hấp phụ khí cacbonic được tổng hợp trong nghiên cứu này cũng cho thấy tiềm năng ứng dụng lớn trong thực tế, bởi với chi phí chế tạo thấp, đi từ các thành phần thải, vật liệu hấp phụ chọn lọc khí CO2/N2 và có dung lượng hấp phụ CO2 lên tới 1,12 mol/kg ở 500C, 100 kPa.
Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong công tác xử lý ô nhiễm, bảo vệ môi trường, đặc biệt ở khía cạnh sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên, xử lý vùng ô nhiễm.
Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 20233/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.
