“Quy trình xử lý nước thải bằng nano” là giải
pháp hữu ích được tác giả Đại tá Thiều Quốc Hân, Phó giám đốc Viện KH&CN
quân sự thuộc Bộ Quốc Phòng phối hợp cùng các nhà nghiên cứu đến từ Viện Hàn
Lâm KH&CN Việt Nam và Học Viện Kỹ thuật Quân sự nghiên cứu thành công. Giải
pháp này xử lý
nước thải bằng vật liệu nano kim loại hóa trị 0 trên nền nano sắt (một tổ hợp
gồm nhiều nano kim loại hóa trị 0, thành phần chính là nano sắt và một số nano
kim loại khác), có thể xử lý nhiều chất hữu cơ độc hại và kim loại nặng cùng
lúc, dễ dàng vận hành và tiết kiệm chi phí hơn so với các phương pháp truyền
thống.
Việc ứng dụng nano sắt hóa trị 0 để xử lý nước
thải không phải là vấn đề mới trên thế giới. Nhờ tính chất hấp phụ bề mặt và
tính khử cao, nano sắt hóa trị 0 có khả năng oxy hóa mạnh các hợp chất vô cơ và
hữu cơ khó phân hủy như clo, nitơ, các hợp chất phenol, benzen hay các hợp chất
mang màu,... Sau khi phản ứng, nano sắt sẽ chuyển thành các hợp chất oxit sắt
Fe3O4 và Fe2O3 không độc
hại, không gây ô nhiễm thứ cấp. Do vậy, công nghệ xử lý nước thải bằng nano sắt
hóa trị 0 thường được ứng dụng để xử lý nước thải có chứa hàm lượng kim loại
nặng cao, đặc biệt là trong các nhà máy luyện kim hoặc tuyển khoáng.
Có rất
nhiều phương pháp tổng hợp vật liệu nano sắt hóa trị 0: phương pháp nghiền, vi
nhũ tương, điện hóa, khử bo hyđrua,... trong đó phổ biến nhất là phương pháp
khử bo hyđrua (khử pha lỏng), nguyên lý cơ bản là thêm một chất khử mạnh vào
một dung dịch ion kim loại để khử thành các hạt kim loại có hóa trị 0 với kích
thước nano.
Sau khi
tham khảo các tài liệu, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn phương pháp khử bỏ hyđrua, cụ thể là kết hợp FeCl2 với
NaBH4 và NaOH - những nguyên liệu rẻ tiền và dễ kiếm ở Việt
Nam. Công đoạn này không quá phức tạp bởi phương pháp thực hiện đã được mô tả
chi tiết trong nhiều tài liệu. Sản phẩm thu được là nano sắt hóa trị 0 dạng nhũ
tương có thể dùng trực tiếp để xử lý nước thải.
Một quy
trình xử lý nước thải bằng nano sắt hóa trị 0 đơn giản và dễ thực hiện, có thể
áp dụng trên nhiều quy mô khác nhau. Cụ thể, sau bước xử lý sơ bộ để loại bỏ
rác, chỉ cần phun nhũ tương nano sắt hóa trị 0 nồng độ 10-30% vào nước thải
theo tỉ lệ 1 lít nhũ tương/100m3 nước thải, sục thổi khí liên
tục trong khoảng thời gian từ 1-12 giờ để cung cấp khí cho phản ứng giữa nước
thải với nano sắt hóa trị 0, điều chỉnh pH trung tính nằm trong khoảng từ 7-7,5
và nhiệt độ nằm trong khoảng từ 15-45oC. Nước thải sau đó sẽ chuyển
sang các bể lắng sơ cấp và thứ cấp để loại bỏ các hợp chất lơ lửng, tách riêng
phần bùn cặn và nước, phần bùn lắng sẽ được chôn lấp theo quy định còn phần
nước sẽ được xả ra ngoài.
Kết quả
thử nghiệm ở nhà máy xử lý nước thải tập trung tại khu công nghiệp Thạch Thất,
Quốc Oai, Hà Nội cho thấy nước thải sau xử lý đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia
QCVN 40:2011/BTNMT về nước thải công nghiệp, với mức chi phí khoảng 4000 đồng/m3 nước
thải, rẻ hơn gần một nửa so với mặt bằng chung.
Nhờ tính
mới và khả năng ứng dụng cao, giải pháp xử lý nước thải bằng nano sắt hóa trị 0
của chủ đơn là Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự (Bộ Quốc phòng) và nhóm tác
giả Thiều Quốc Hân và các cộng sự đã được Cục Sở hữu trí tuệ (Bộ
KH&CN) cấp bằng độc quyền giải pháp hữu ích số 2-0001826 công bố ngày 25/09/2018. Công nghệ này
cũng được triển khai tại một số cụm công nghiệp khác như trạm xử lý nước thải
khu công nghiệp Liên Phương (Thường Tín, Hà Nội), khu công nghiệp Bờ trái Sông
Đà (Hòa Bình)...
Đại tá Thiều Quốc Hân (bên phải) kiểm tra quá trình xử lý nước
thải bằng công nghệ nano tại trạm xử lý nước thải tập trung cụm công nghiệp
Quất Động (huyện Thường Tín, TP Hà Nội)
Nguồn: Cục Sở hữu trí tuệ