Cột lọc xử lý nước thải dệt nhuộm: Hạn chế chất thải độc hại ra môi trường

Thành viên nhóm nghiên cứu lắp ráp cột lọc xử lý nước thải dệt nhuộm

– Toàn quốc hiện có 173 làng nghề dệt nhuộm với các mặt hàng như: vải thổ cẩm, gấm, lụa, đũi… Nước thải trong quá trình sản xuất của những làng nghề này gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe, đời sống và ảnh hưởng lâu dài đến môi trường. Vừa qua, nhóm nghiên cứu là giáo viên, học sinh Trường THPT chuyên Chu Văn An (thành phố Lạng Sơn) đã nghiên cứu thực hiện 1 dự án khoa học và công nghệ (KH&CN) để khắc phục hạn chế này.

Được biết, thành phần của nước thải dệt nhuộm rất phức tạp, bao gồm nhiều loại hóa chất, nhất là các loại phẩm màu bền trong môi trường, khó phân hủy sinh học, làm giảm khả năng truyền ánh sáng vào nước, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sinh vật thủy sinh, gây ô nhiễm môi trường. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra độc tính của thuốc nhuộm đối với môi trường sinh thái và có thể gây ung thư cho người. Trên thế giới và trong nước, hiện nay đã có nhiều phương pháp xử lý nước thải nhuộm song chi phí cao yêu cầu công nghệ, máy móc hiện đại nên ít được sử dụng. Với mong muốn tìm ra phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm một cách hiệu quả, chi phí thấp, từ tháng 1 đến tháng 8/2021, nhóm nghiên cứu gồm: cô Nguyễn Thị Thủy, giáo viên Trường THPT chuyên Chu Văn An; các em Phạm Tuấn Kiên, Hoàng Thiên Tú, học sinh Trường THPT chuyên Chu Văn An đã nghiên cứu thực hiện dự án KH&CN “Thiết kế cột lọc xử lý nước thải dệt nhuộm bằng hệ thống oxi hóa tiên tiến pecacbonic/xúc tác”.

Cô Nguyễn Thị Thủy, Trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: Trong quá trình nghiên cứu tài liệu, chúng tôi thấy rằng axit pecacbonic (H2CO4) có hoạt tính cao. Trong nước, axit này phân ly thành ion pecacbonat (HCO4-)  là chất chống oxi hóa mạnh, nếu thêm chất xúc tác có thể làm tăng hoạt tính và nâng cao khả năng oxi hóa. Trong khi đó, bicacbonat (HCO3-) tan tốt trong nước, sẵn có trong tự  nhiên. Các ion CO32-/HCO3- có thể làm thay đổi tính chất oxi hóa khử của ion kim loại trong nước và trong các phản ứng hữu cơ. HCO3- có khả năng hoạt hóa H2O2 để tạo ra các gốc hoạt động. Để tạo ra HCO4-,  người ta kết hợp HCO3- với H2O2. Đây là giải pháp không tốn năng lượng để phân hủy là các chất và thân thiện với môi trường.

Triển khai ý tưởng, nhóm đã tiến hành đánh giá khả năng khử màu thuốc nhuộm của H2CO4 ở các nồng độ khác nhau; đánh giá ảnh hưởng của tỉ lệ H2O2 : HCO3- đến khả năng xử lý chất thải nhuộm; đánh giá khả năng xử lý màu với các loại chất màu khác nhau và mẫu nước thải thực. Các kết quả thu được cho thấy, HCO4- có khả năng khử màu của nhiều chất khác nhau với hiệu quả xử lý màu đạt từ 80% trở lên. Điều này cho thấy khả năng oxi hóa nhanh và không chọn lọc của hệ oxi hóa tiên tiến pecacbonic/xúc tác. Đặc tính oxi hóa không chọn lọc này cho phép mở rộng phạm vi áp dụng của phương pháp với các nước thải không đồng nhất, chứa các hợp chất ô nhiễm khác nhau.

Cùng với đó, nhóm tiến hành thiết kế cột xử lý chất thải các loại thuốc nhuộm. Cột lọc được làm từ thủy tinh hữu cơ, xúc tác là phôi đồng, cột lọc có đường dẫn vào cho dung dịch nước thải nhuộm, dung dịch HCO4- và đường dẫn ra cho nước sau khi được xử lý. Thử nghiệm với mẫu nước thải được lấy từ làng lụa Vạn Phúc, Hà Nội, kết quả hiệu khử màu đạt 98% với thời gian lưu là 20 phút.

Ông Lưu Bá Mạc, Trưởng Phòng Quản lý công nghệ và Đổi mới sáng tạo, Sở Khoa học và Công nghệ, Thư ký khoa học Hội thi Sáng tạo kỹ thuật tỉnh Lạng Sơn năm 2021 cho biết: Thuốc dệt nhuộm được sử dụng rộng rãi trong quá trình sản xuất tại các làng nghề. Những loại thuốc này có chứa một số chất hóa học gây hại cho sức khỏe con người, độc cho cá và thủy sinh, giảm độ phì nhiêu của đất và ức chế sự phát triển của một số cây trồng. Pecacbonic là hóa chất dễ kiếm, chi phí thấp, nếu sử dụng nó để khử màu thuốc nhuộm trước khi thải ra môi trường sẽ góp phần tích cực trong việc bảo vệ môi trường. Sản phẩm này đã được Ban Giám khảo lựa chọn đại diện cho tỉnh Lạng Sơn tham gia Hội thi Sáng tạo kỹ thuật toàn quốc năm 2021.

Với hiệu quả thiết thực mang lại, đề tài “Thiết kế cột lọc xử lý nước thải dệt nhuộm bằng hệ thống oxi hóa tiên tiến pecacbonic/xúc tác đã đạt giải ba tại Hội thi Sáng tạo kỹ thuật tỉnh Lạng Sơn năm 2021. Tin rằng giải pháp này sẽ sớm được áp dụng và mang lại hiệu quả thiết thực trong việc bảo vệ sức khỏe và bảo vệ môi trường