Trong những năm gần đây đã có nhiều công trình nghiên cứu và sử dụng các phương pháp khác nhau nhằm xử lý các hợp chất hữu cơ độc hại trong nước thải. Tuy nhiên, các phương pháp xử lý nước thải truyền thống như: phương pháp cơ học, phương pháp sinh học, phương pháp hóa lý… đều không xử lý được hoặc xử lý không triệt để các chất ô nhiễm này.
Trong khoảng 20 năm trở lại đây, công nghệ phân hủy khoáng hóa phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước và nước thải dựa trên các quá trình oxy hóa nâng cao AOPs ngày càng được quan tâm nghiên cứu và phát triển. Đặc điểm của phương pháp AOPs là dựa trên đặc tính của các chất oxy hóa mạnh như hydrogen peroxide (H2O2), Ozone (O3), xúc tác các phản ứng quang hóa, điện hóa hoặc kết hợp với hiệu ứng Fenton đã được ghi nhận có hiệu quả cao. Tuy nhiên, những hạn chế nhất định của phương pháp oxy hóa nâng cao (AOPs) hiện nay đã khiến cho việc mở rộng quy mô ứng dụng chính là nguyên liệu đầu vào để vận hành hệ thống còn cao. Để hạ giá thành của công nghệ, nhưng lại nâng cao được hiệu suất xử lý thì một trong những hướng đi triển vọng gần đây thường được áp dụng quá trình oxy hóa nâng cao (AOPs) sử dụng xúc tác dạng oxit của các kim loại như sắt (Fe), đồng (Cu), Niken (Ni), Magiê (Mg), Mangan (Mn), Silic (Si), Nhôm (Al), Kẽm (Zn), Titan (Ti), Coban (Co)… bằng tác nhân ozone (O3) để xử lý các hợp chất hữu cơ khó phân hủy trong nước thải.
Hiện nay có hiều phương pháp khác nhau trong chế tạo vật liệu xúc tác, đặc biệt là xúc tác dị thể như quá trình đồng kết tủa, ngâm tẩm… Trong đó, phương pháp ngâm tẩm được sử dụng rộng rãi do cách thức tiến hành đơn giản. Xuất phát từ những lý do trên, nhóm nghiên cứu do Cơ quan chủ trì Viện Máy và Dụng cụ công nghiệp phối hợp với Chủ nhiệm đề tài ThS. Nguyễn Hữu Nam tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế tạo hệ xúc tác MnO2/Al2O3 ứng dụng oxy hóa tiên tiến để xử lý nước thải ngành công nghiệp dệt nhuộm”.
Qua thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:
Thành phần nước thải ngành công nghiệp dệt nhuộm chứa nhiều hóa chất độc hại, khó phân hủy sinh học, các kim loại vết gây độc, ức chế cho vi sinh vật ... mà các phương pháp truyền thống không hoặc khó xử lý triệt để. Với hướng đi mới sử dụng các hệ xúc tác trong phản ứng oxy hóa nâng cao (AOPs) hứa hẹn là một hướng đi đầy tiềm năng nhằm giải quyết các tồn tại và hạn chế mà các công nghệ truyền thống gặp phải, cũng như hạn chế về mặt chi phí như các công nghệ cao khác đang ứng dụng (VD: màng lọc, hấp phụ...).
Đề tài đã tiến hành nghiên cứu, chế tạo thành công vật liệu xúc tác MnO2/Al2O3 cho quá trình oxy hóa tiên tiến. Bằng các phương pháp phân tích, thử nghiệm nhóm đề tài đã lựa chọn được 01 mẫu vật liệu xúc tác có các chỉ tiêu đặc trong đạt yêu cầu đăng ký của đề tài: diện tích bề mặt tiếp xúc 312,4890 m2/g và tỷ lệ % theo khối lƣợng của MnO2 trong xúc tác đạt 31,79% (theo yêu cầu của đề tài diện tích bề mặt tiếp xúc 300-350 m2/g, chứa 10-15% khối lượng MnO2).
Trên cơ sở vật liệu xúc tác đã chế tạo được (mẫu M3), đề tài đã tiến hành khảo sát khả năng xử lý chất màu trên đối tượng xanhmethylene và nước thải thực trong phòng thí nghiệm. Kết quả khảo sát đối với nước thải thực đảm bảo giá trị cột B, QCVN 13-MT:2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải dệt nhuộm và đáp ứng được tiêu chí đề ra của đề tài.
Ngoài ra, đề tài đã tiến hành nghiên cứu mở rộng với việc đưa vật liệu xúc tác lên lõi sứ và tiến hành khảo sát đối với nước thải thực trên mô hình pilot công suất 3L/h. Bước đầu đã cho những kết quả khả quan. Tuy nhiên, các nghiên cứu của nước ta về vật liệu xúc tác này và ứng dụng của xúc tác trong xử lý nước thải dệt nhuộm là chưa nhiều. Do vậy, kết quả đề tài sẽ được kỳ vọng là một định hướng nghiên cứu trong tương lai.
*Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 13847/2017) tại Cục Thông tin KHCNQG.