Nghiên cứu loại bỏ các khí độc trong môi trường nước

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.

Ô nhiễm nguồn nước do tác động xấu từ con người

Ngoài ra, còn có Ô nhiễm nước bởi các nguyên tố dinh dưỡng như nito, 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. Vì vậy, cần phải có công nghệ mới để xử lý amoni nói riêng, và các hợp chất khác của nito, phốt pho, lưu huỳnh nói chung trong nước, đặc biệt là nước nuôi trồng thủy sản. Sự gia tăng nồng độ các chất này, khiến lượng oxi hòa tan tụt giảm, khiến vật nuôi chết hàng loạt trong thời gian ngắn, ảnh hưởng nghiêm trọng tới kinh tế.

Phòng nghiên cứu và 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.

Nhiệm vụ hướng tới việc giải quyết vấn đề làm sạch nước khỏi các khí độc hòa tan trong nước là hợp chất của Nito, lưu huỳnh và phốt pho. Cụ thể hơn, mục tiêu của nhiệm vụ 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. Phía đối tác Nga cũng chưa phát triển được phương pháp đo khí này.

Vấn đề xử lý nước nhiễm các khí độc được đề xuất xử lý bằng phương pháp hấp phụ. Dựa trên các kết quả thu được, vật liệu hấp phụ composite thu được theo phương pháp mô tả trong patent RU2597400C1của nước Nga có triển vọng tốt để xử lý nước nhiễm ammoni. 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 RU2597400C1cũng 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.

Khí độc chất thải một trong những nguyên nhân gây ra ô nhiễm môi trường nước

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 khác. Ngoài ra, đề tài cũng mở ra những hướng nghiên cứu mới, khả năng hợp tác mới, phục vụ giải quyết những vấn đề nóng liên quan tới môi trường như thu hồi, lưu trữ và tái sử dụng các-bon; các vấn đề liên quan tới hấp phụ chọn lọc và chuyển hóa các khí gây hiệu ứng nhà kính.

Được biết, tình trạng ô nhiễm môi trường nước ở Việt Nam cũng không chỉ xảy ra ở nông thôn, mà ô nhiễm nhiễm môi trường nước ở Thành phố Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh, các tỉnh lân cận cũng rất nghiêm trọng.

Ví dụ dẫn chứng về ô nhiễm môi trường nước ở nước ta hiện nay tại Thành phố Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh: Tại Thành phố Hà Nội, khoảng 350 – 400 nghìn m3 nước thải và hơn 1.000m3 rác thải xả ra mỗi ngày, nhưng chỉ 10% được xử lý, số còn lại xả trực tiếp vào sông ngòi gây ô nhiễm nước khiến cá chết hàng loạt ở Hồ Tây, mức độ ô nhiễm rộng khắp 6 quận (Ba Đình, Hoàn Kiếm, Đống Đa, Hai Bà Trưng, Cầu Giấy, Tây Hồ). Còn đối với Thành phố Hồ Chí Minh, ô nhiễm môi trường nước điển hình nhất là ở cụm công nghiệp Thanh Lương, có tới khoảng 500.000m3 nước thải/ngày từ các nhà máy bột giặt, giấy, nhuộm.

Một số nguyên nhân gây ra ô nhiễm nước là do sự bùng nổ dân số trở thành nguyên nhân làm ô nhiễm nguồn nước. Khi con người ngày càng nhiều trên trái đất dân số tăng vọt kéo theo rất nhiều hệ lụy liên quan tới nhu cầu ăn uống, sinh hoạt, đi lại, xây dựng, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp. Ngoài ra, còn có Ô nhiễm nguồn nước do rác thải trong sinh hoạt; Ô nhiễm nguồn nước từ rác thải y tế; Ô nhiễm do các điều kiện của tự nhiên; Ô nhiễm nguồn nước do quá trình sản xuất nông nghiệp; Ô nhiễm nguồn nước là mặt trái của quá trình sản xuất công nghiệp; Ô nhiễm nguồn nước do quá trình đô thị hóa…