Nước thải phát sinh từ các hoạt động mạ điện trong sản xuất linh kiện ô tô, thiết bị điện tử hay sản phẩm cơ khí là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, tiềm ẩn nguy cơ ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người, đặc biệt là các bệnh về tim mạch, hô hấp và ung thư.
Tại Viện Khoa học Công nghệ Năng lượng và Môi trường (thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam), các nhà khoa học đã nghiên cứu và chế tạo thành công màng mỏng thẩm thấu thuận (Forward Osmosis – FO) hiệu năng cao, có khả năng loại bỏ các kim loại nặng độc hại như asen, chì, niken… khỏi nước thải ngành mạ điện.
Thách thức trong xử lý nước thải mạ điện
Trong quá trình mạ, nước thải thường chứa hàm lượng lớn các kim loại nặng và hóa chất độc hại như asen, chì, niken, xyanua, sunfat… Nếu không được xử lý đúng cách, các hợp chất này sẽ xâm nhập vào môi trường, gây ô nhiễm nguồn nước và tác động trực tiếp đến sức khỏe con người.
Hiện nay, nhiều doanh nghiệp đã áp dụng các công nghệ xử lý như trao đổi ion, kết tủa hóa học, hấp phụ hoặc lọc nano. Tuy nhiên, các phương pháp này vẫn tồn tại nhiều hạn chế: chi phí đầu tư và vận hành cao, phát sinh bùn thải thứ cấp và hiệu quả thấp khi xử lý nước có mức ô nhiễm cao.
Bước tiến mới trong ứng dụng công nghệ màng lọc thân thiện môi trường
Trước thực trạng đó, nhóm nghiên cứu do Thạc sĩ Lê Xuân Thanh Thảo (Viện Khoa học Công nghệ Năng lượng và Môi trường) chủ trì đã thực hiện đề tài khoa học:
“Chế tạo màng mỏng thẩm thấu thuận hiệu năng cao và ứng dụng trong loại bỏ kim loại nặng trong nước thải ngành mạ” (Mã số: VAST07.02/23-24).
Kết quả nghiên cứu được đánh giá là một bước tiến quan trọng trong ứng dụng công nghệ màng thân thiện với môi trường, hướng tới giải pháp xử lý nước thải công nghiệp bền vững tại Việt Nam.
Cơ chế hoạt động của công nghệ thẩm thấu thuận (FO)
Công nghệ FO dựa trên nguyên lý chênh lệch áp suất thẩm thấu để thúc đẩy dòng nước di chuyển từ dung dịch có áp suất thẩm thấu thấp sang dung dịch có áp suất thẩm thấu cao hơn, qua đó tách nước khỏi dung dịch chứa chất ô nhiễm.
Tương tự công nghệ RO (Reverse Osmosis), màng FO có kích thước lỗ siêu nhỏ (khoảng 0,37–0,47 nm), giúp loại bỏ hiệu quả các ion kim loại. Tuy nhiên, điểm khác biệt quan trọng là FO không sử dụng áp suất thủy lực cưỡng bức, nhờ đó giảm thiểu hiện tượng bám bẩn màng, tiết kiệm năng lượng và đơn giản hóa quy trình vận hành.
Tăng cường hiệu năng nhờ tích hợp vật liệu dextran
Dù sở hữu nhiều ưu điểm, công nghệ FO vẫn gặp một số hạn chế như dòng thẩm thấu nước còn thấp và hiện tượng phân cực nồng độ. Để khắc phục, nhóm nghiên cứu đã tích hợp vật liệu ưa nước dextran vào lớp đế của màng polyethersulfone (PES).
Dextran là vật liệu có tính ưa nước cao, độ ổn định tốt và an toàn sinh học, thường được sử dụng trong thực phẩm, dược phẩm và hóa chất. Việc bổ sung dextran giúp tăng độ xốp, khả năng thấm ướt và giảm phân cực nồng độ trong màng FO, từ đó cải thiện đáng kể hiệu suất lọc.
Theo kết quả thí nghiệm, màng FO chứa 5% dextran có tốc độ thẩm thấu nước cao gấp đôi so với màng tổng hợp thương mại (TFC), đồng thời vẫn duy trì khả năng loại bỏ muối và ion kim loại nặng. Hiệu suất loại bỏ các kim loại độc hại như asen (As), chì (Pb), niken (Ni) đạt trên 97%.
Tiếp cận mới trong nghiên cứu cấu trúc – tính chất – hiệu năng
Khác với các nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung vào cải tiến cấu trúc vật lý của màng, nhóm nghiên cứu đã khai thác sâu mối quan hệ giữa cấu trúc, tính chất và hiệu năng vận hành, từ đó xây dựng hướng tiếp cận có tính hệ thống và thực tiễn cao trong xử lý nước thải xi mạ.
Việc cải thiện đặc điểm cấu trúc màng không chỉ giúp nâng cao hiệu suất lọc mà còn giảm thiểu tối đa những hạn chế cố hữu của các công nghệ màng truyền thống, mở ra triển vọng ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước công nghiệp tại Việt Nam.
Giá trị khoa học và ứng dụng thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của đề tài đã được công bố trên tạp chí quốc tế thuộc danh mục SCIE (Q2) và tạp chí khoa học trong nước. Đề tài đồng thời góp phần đào tạo thành công một thạc sĩ chuyên ngành Khoa học Môi trường.
Các công trình công bố đều khẳng định việc bổ sung dextran vào màng FO giúp đảm bảo tính ổn định, hiệu quả lọc cao và khả năng loại bỏ asen – một chất gây ung thư phổ biến trong nước thải mạ và nước ngầm.
Sản phẩm đầu ra của đề tài bao gồm:
-
Quy trình chế tạo màng lọc thẩm thấu thuận hiệu năng cao
-
Màng lọc FO tích hợp vật liệu dextran
Những kết quả này góp phần khẳng định tiềm năng phát triển công nghệ màng lọc tiên tiến tại Việt Nam, đồng thời mở ra hướng đi mới trong việc kiểm soát và xử lý ô nhiễm nước thải công nghiệp theo hướng xanh – sạch – bền vững.
Source: https://nhandan.vn/xu-ly-nuoc-thai-nganh-ma-bang-mang-loc-tham-thau-post914914.html
