Ứng dụng polyme chứa sắt làm màng chắn các chất ô nhiễm

12:00' AM - Thứ ba, 14/12/2004

Trong công nghệ chôn lấp chất thải rắn và chất thải rắn nguy hại, việc xử lý nền đáy để chống rò rỉ nước rác đóng vai trò rất quan trọng. Nếu nền đáy không được xử lý tốt, nước rác chứa các kim loại nặng, chất hữu cơ độc, vi sinh vật gây bệnh... sẽ thấm xuống sâu hơn hay khuếch tán ngang gây ô nhiễm tầng nước ngầm và làm mất cân bằng hệ sinh thái xung quanh.

Theo công nghệ thông thường, để lót các nền bãi rác nhằm ngăn chặn sự rò rỉ nước rác, người ta thường dùng màng polyetylen (PE) hay polyvinylclorua (PVC). Tuy đã đuợc xử lý như vậy, nhưng sự rò rỉ các chất ô nhiễm từ các bãi chôn lấp rác là điều không tránh khỏi. Sự rò rỉ có thể gây ra bởi những lỗ thủng hay sự thẩm thấu xuyên qua màng polyme. Trong đó, các chất ô nhiễm hữu cơ thẩm thấu nhanh hơn các chất vô cơ. Chẳng hạn, hệ số khuếch tán của metylen clorua là 2.10-12 m2/giây, gấp 300 lần hệ số khuếch tán của clorua (6.10-15 m2/giây).

Một trong những giải pháp công nghệ để ngăn chặn sự khuếch tán của các chất ô nhiễm là gắn vật liệu có khả năng phân hủy và cố định các chất ô nhiễm lên chính các màng polyme. Với đặc tính hóa học ưu việt, bột sắt kim loại đã được chọn làm vật liệu để gắn lên màng polyme nhằm thực hiện ý tưởng trên.

Sắt, khi ở điều kiện thường, nếu không có hơi ẩm là kim loại có hoạt tính hóa học trung bình. Nhưng ở điều kiện có nhiệt độ hay hơi ẩm, sắt thể hiện tính khử khá mạnh. Nhờ đặc tính này, sắt kim loại từ lâu đã được sử dụng làm xúc tác trong phản ứng tổng hợp hữu cơ. Tuy nhiên, việc sử dụng sắt kim loại trong xử lý môi trường mới bắt đầu được chú ý từ năm 1994. Sắt có khả năng xử lý các dung môi hữu cơ chứa clo, nitro vòng thơm và kim loại nặng, chuyển chúng thành các hợp chất không độc hay ít độc hơn. Sau nhiều năm nghiên cứu, vai trò của sắt kim loại trong các phản ứng này đã dần được làm rõ. Trong môi trường nước, sắt kim loại sẽ bị oxy hóa dần, Feo -->    Fe+2 -->   Fe+3. Nhờ các electron mất đi từ quá trình này, các chất ô nhiễm sẽ bị khử thành các hợp chất ít độc hơn.

Các hợp chất cơ clo (RX) có thể bị chuyển thành RH và X- theo phản ứng sau:

RX + H+ ---->       RH + X-

Các hợp chất nitro vòng thơm như nitro benzen, trinitro toluen,.. (ArNO2) tác dụng với Feo theo phản ứng sau, tạo thành hợp chất amin có độ độc thấp hơn, có khả năng phân hủy sinh học.

ArNO2 + Feo + 6H+ ---->    ArNH2 + 3Fe+2 + H2O

Các kim loại nặng sẽ được chuyển sang dạng kết tủa oxit...

Màng polyme chứa sắt kim loại được sản xuất trong điều kiện môi trường yếm khí (7% H2, 93% N2) để đảm bảo bột sắt không bị oxy hóa. Bột sắt với kích thước nano được sản xuất bằng cách dùng natri bohyđrua (NaBH4) để khử Fe+3 trong FeCl3.6H2O. Sau khi phản ứng kết thúc, sản phẩm được rửa bằng nước cất không có oxy hòa tan để loại bớt BH4- và BO-3. Các hạt sản phẩm sắt có kích thước khoảng 100 đến 200 nm. Cuối cùng, bột sắt được trộn cùng với PVA trong quá trình sản xuất màng PVA.

Nghiên cứu khả năng xử lý của loại màng mới này trong phòng thí nghiệm trên nhiều đối tượng chất ô nhiễm cho thấy, đối với đồng, khả năng lưu giữ tăng 100 đến 400 lần, đối với cacbon tetraclorua là 300 lần, nitro vòng thơm tăng 20 đến 100 lần, riêng với cromat (CrO4-), khả năng lưu giữ tăng ít hơn (13 lần) có thể do sự kết tủa của Cr2O3 trên bề mặt của sắt.

Công nghệ này đã được ứng dụng trong quy trình xử lý chất thải rắn tại nhiều nước như Mỹ, Canađa, Ôxtrâylia. Tại Việt Nam, công nghệ này đã bước đầu được nghiên cứu trong xử lý chất thải chứa trinitrotoluen, axit stipnic, nitrobenzen của các xí nghiệp quốc phòng sản xuất thuốc phóng - thuốc nổ.

THÀNH ĐỒNG

Theo Environmental

Science & Technology, 7/2004

Sponsor links (Provided by VIEPortal.net - The web cloud services for enterprises)
Thiết kế web, Thiết kế website, Thiết kế website công ty, Dịch vụ thiết kế website, Dịch vụ thiết kế web tối ưu, Giải pháp portal cổng thông tin, Xây dựng website doanh nghiệp, Dịch vụ web bán hàng trực tuyến, Giải pháp thương mại điện tử, Phần mềm dịch vụ web, Phần mềm quản trị tác nghiệp nội bộ công ty,