Xử lý màu nước thải bằng tro bay
 
Có thể nói, công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước đã, đang và sẽ tiếp tục đem đến những sự đổi thay kỳ diệu trong chất lượng đời sống của con người. Tuy nhiên, cùng với đó tình trạng ô nhiễm môi trường trong sản xuất công nghiệp đang là một vấn đề đáng báo động, làm ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường sinh thái, đời sống sinh hoạt của con người.

Ở Việt Nam, dệt may và điện lực là hai trong số những ngành công nghiệp trọng điểm, giữ những vị trí then chốt, chiến lược quan trọng trong sự phát triển của nền kinh tế quốc dân. Tuy nhiên, do đặc thù sản xuất, mỗi ngành công nghiệp trên lại có những ảnh hưởng tiêu cực nhất định tới môi trường. Ở ngành dệt nhuộm, vấn đề điển hình nhất là nước thải, trong khi bài toán nan giải của ngành nhiệt điện lại nằm ở vấn đề chất thải rắn - tro bay. Tìm lời giải cho bài toán nước thải, tro bay là những yêu cầu cấp thiết, và cũng là những bài toán nan giải của các nhà quản lý, khoa học của nước nhà.

Về mặt nguyên lý và kỹ thuật, để xử lý nước thải dệt nhuộm, người ta có thể dùng nhiều kỹ thuật khác nhau, trong đó kỹ thuật oxy hóa tiên tiến được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước chú ý bởi nó có khả năng xử lý hoặc tiền xử lý nhiều nguồn thải chứa phẩm màu - đối tượng không hoặc khó phân hủy sinh học, khó xử lý bằng các kỹ thuật thông thường. Tuy nhiên, nhược điểm của kỹ thuật oxy hóa nằm ở vấn đề chi phí hóa chất. Một trong những hướng đi ưu tiên, gần đây được nhiều nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu là phát triển một số hệ vật liệu rẻ tiền có khả năng ứng dụng làm xúc tác cho các quá trình Fenton dị thể. Theo hướng này, một số nghiên cứu đã thành công với bùn đỏ, pyrit…

Xuất phát từ yêu cầu thực tế, với sự ủng hộ của Văn phòng Các chương trình trọng điểm cấp Nhà nước, Bộ KH - CN, Ths Đào Sỹ Đức - Giảng viên Khoa Hóa học, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội cùng các đồng nghiệp đã nghiên cứu biến tính tro bay làm xúc tác cho quá trình oxy hóa tiên tiến, ứng dụng trong xử lý nước thải dệt nhuộm, mã số KC.08.TN05/11-15.
Chỉ trong một thời gian ngắn (chưa tới 12 tháng), với sự hỗ trợ của Bộ KH - CN, đề tài đã thành công trong việc đề ra được quy trình xử lý màu nước thải dệt nhuộm sử dụng tro bay biến tính với hiệu suất loại bỏ màu trên 90%.

Ths Đào Sỹ Đức cho biết, đây là nghiên cứu đầu tiên trong nước (và là hướng nghiên cứu rất mới trên thế giới) biến tính tro bay với mục tiêu làm xúc tác, ứng dụng trong mục tiêu phân hủy phẩm màu. Thành công của đề tài mở ra một hướng đi mới, tiềm năng, đó là việc sử dụng tro bay (một loại chất thải đang cần xử lý) để xử lý hiệu quả các nguồn thải khó xử lý, chứa các loại phẩm màu. Điều này góp phần giải quyết đồng thời hai vấn đề môi trường lớn ở hai ngành công nghiệp quan trọng và hoàn toàn đi theo định hướng ưu tiên của Nhà nước trong khía cạnh sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường.

Khả năng ứng dụng cao trong thực tế

Đề tài đã tiến hành phân tích, xác định được các thành phần cơ bản của tro bay lấy tại Công ty TNHH Một thành viên Nhiệt điện Uông Bí, Quảng Ninh; nghiên cứu biến tính tro bay bằng các hợp chất của sắt.
Theo đó, các kết quả nghiên cứu cho thấy tro bay hoàn toàn có thể biến tính bằng quy trình đơn giản, sử dụng muối sắt (III) nitrat (hoặc sắt (III) clorua) cho mục tiêu làm xúc tác cho quá trình Fenton dị thể, ứng dụng trong phân hủy phẩm màu, xử lý nước thải dệt nhuộm.

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng ở những điều kiện phù hợp, quá trình Fenton dị thể sử dụng tro bay biến tính có thể xử lý hiệu quả nước thải chứa một số loại phẩm màu như Reactive Blue 181, Reactive Blue 182… Điều đáng chú ý, xúc tác sau quá trình xử lý đã được chỉ ra có khả năng thu hồi, tái sử dụng với hiệu quả cao; góp phần hạ chi phí xử lý, giảm thiểu được những ảnh hưởng thứ cấp vốn là hạn chế của các kỹ thuật Fenton đồng thể thường được ứng dụng trong xử lý môi trường. Sản phẩm sau biến tính cũng được chứng minh là có khả năng hấp phụ cao hơn hẳn so với trước biến tính. Nếu tiếp tục được quan tâm, đầu tư, hoàn toàn có thể tin tưởng việc ứng dụng kết quả nghiên cứu của đề tài trong thực tế sản xuất.

Việc sử dụng xúc tác Fenton dị thể sử dụng tro bay biến tính còn khắc phục được một số nhược điểm của kỹ thuật Fenton đồng thể như hạn chế việc hình thành bùn, dễ dàng thu và tái sử dụng xúc tác; ở lần tái sử dụng thứ ba, hiệu quả xử lý màu vẫn đạt xấp xỉ 90% sau khoảng 50 phút xử lý. Chi phí xử lý được giảm thiểu đáng kể khi sử dụng kỹ thuật Fenton dị thể với xúc tác tro bay biến tính.
Đánh giá kết quả đề tài, TS Phương Thảo -  Đại học Khoa học Tự nhiên cho rằng, quy trình công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm bằng kỹ thuật Fenton dị thể sử dụng tro bay biến tính được xây dựng khá hợp lý, các bước vận hành đơn giản và dễ dàng kiểm soát cũng như dễ dàng tối ưu hóa các điều kiện để triển khai ứng dụng thực tế.

Cũng theo TS Phương Thảo, việc sử dụng xúc tác dị thể biến tính tro bay là giải pháp thông minh, vừa góp phần giải quyết bài toán ô nhiễm tro bay (dùng chất thải để xử lý nước thải), vừa khắc phục được nhược điểm của phương pháp xúc tác đồng thể như hình thành bùn trong quá trình xử lý, lượng lớn sắt mất đi và đi vào môi trường, hay khó khăn trong việc thu hồi và tái sinh xúc tác…
Những kết quả nghiên cứu thử nghiệm ban đầu trên nước thải thực tế cho thấy tiềm năng và hy vọng ứng dụng được những kết quả nghiên cứu của đề tài vào thực tế, đặc biệt là khi có thể xử lý các nguồn thải dệt nhuộm tại nguồn trước khi trộn lẫn với các nguồn thải khác (đặc biệt là nguồn thải sinh hoạt).

Ths Đào Sỹ Đức cho biết, trong giai đoạn tiếp theo, đề tài sẽ tiếp tục nghiên cứu, triển khai nhằm từng bước ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào thực tế trong xử lý màu nước thải dệt nhuộm, trước mắt tập trung tại các làng nghề sản xuất các mặt hàng dệt may như Dương Nội, Vạn Phúc (Hà Nội).

Việc triển khai thành công các kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần hạ chi phí xử lý các nguồn thải mang màu (dệt nhuộm, giấy…) do sử dụng các vật liệu thải (tro bay), rẻ tiền; góp phần bảo vệ môi trường các cơ sở sản xuất có sử dụng phẩm màu. Đồng thời, mở ra một giải pháp tiềm năng cho bài toán tro bay ở các cơ sở sản xuất nhiệt điện; biến tro bay từ một chất thải có ảnh hưởng không tốt tới môi trường và sức khỏe con người thành vật liệu có khả năng ứng dụng trong xử lý các nguồn thải mang màu và một số nguồn thải hữu cơ khác. Đã có 1 bài báo là kết quả của đề tài được công bố trên tạp chí khoa học quốc tế (ISI) và 6 bài báo được đăng và nhận đăng trên các tạp chí uy tín trong nước.