VINACHEM

Các hợp chất peflo hóa mạch dài đang làm nhiễm bẩn nước sinh hoạt của hàng triệu người Mỹ. Những hợp chất này là hậu quả của ô nhiễm công nghiệp và việc sử dụng bọt cứu hỏa tại các căn cứ quân sự cũng như sân bay, chúng tồn tại dai dẳng trong môi trường do có các liên kết cacbon-flo rất bền.

Trong số các hợp chất peflo hóa phổ biến có peflo-octannoic axit (PFOA). PFOA được sử dụng để sản xuất các lớp phủ, kể cả lớp phủ Teflon nổi tiếng của Công ty DuPont, nhưng từ năm 2015 các nhà sản xuất Mỹ đã giảm dần và chấm dứt sản xuất cũng như sử dụng hợp chất này theo yêu cầu của Cục Bảo vệ môi trường Mỹ (EPA). Các nghiên cứu dịch tễ học cho thấy, phơi nhiễm PFOA lâu dài có thể dẫn đến rủi ro ung thư, bệnh tuyến giáp, mức cholesterol cao và các vấn đề sức khỏe khác ở con người. Hơn nữa, các nghiên cứu ở động vật cho thấy PFOA có liên quan đến tác động bất lợi đối với sự phát triển của phôi thai.

Năm 2016, EPA đã quy định hàm lượng tối đa trong nước sạch đối với PFOA và PFOS (peflo-octansulfonic axit) là 70 ppt, cho dù riêng rẽ hay kết hợp. Nhưng một số nhà nghiên cứu đề nghị mức an toàn phải là 1 ppt hoặc thấp hơn.

Hai hóa chất này đã được phát hiện ở hàm lượng hơn 20 ppt trong 162 hệ thống cung cấp nước sạch cho khoảng 15 triệu người ở 27 bang của nước Mỹ.

Để loại bỏ các hóa chất peflo hóa ra khỏi nước, các nhà máy cấp nước thường sử dụng than hoạt tính làm chất hấp phụ. Nhưng vật liệu này có những hạn chế nhất định. Hầu hết tất cả các chất hữu cơ khác đều được hấp phụ lên than hoạt tính, kể cả các chất ô nhiễm và các chất hữu cơ tự nhiên khác như axit humic, khiến cho bộ lọc bị tắc. Khi đó, người ta thường phải thay thế than hoạt tính. Hơn nữa, vật liệu này không có ái lực cao đặc biệt đối với PFOA, vì vậy hiệu quả thu giữ PFOA không cao.

Một vài phương án khác để loại bỏ các hợp chất peflo hóa là sử dụng phương pháp thẩm thấu ngược với chi phí cao hơn nhiều so với than hoạt tính, hoặc sử dụng nhựa trao đổi anion mà hiện mới đang trong giai đoạn thử nghiệm.

Nay các nhà khoa học tại Đại học Tổng hợp Cornell (Mỹ) đã phát triển một chất hấp phụ thay thế, đó là polyme xyclodextrin liên kết ngang có ái lực với PFOA cao hơn nhiều so với than hoạt tính. Nó cũng không bị tắc do axit humic và có thể được tái sinh bằng cách rửa với metanol.

b-xyclodextrin là vật liệu rất thích hợp để thu giữ các chất ô nhiễm kỵ nước cỡ micro như thuốc bảo vệ thực vật và dược phẩm. Xyclodextrin đã được nghiên cứu để sử dụng như tác nhân làm sạch nước và đã được sử dụng trong sản phẩm Febreze để bẫy giữ các hợp chất có mùi.

Nhóm nghiên cứu tại ĐHTH Cornell trước đây đã chế tạo polyme từ b-xyclodextrin bằng cách kết hợp các liên kết ngang, họ thu được vật liệu có diện tích bề mặt lớn, có thể bẫy giữ nhiều chất ô nhiễm cỡ micro. Nhưng hệ thống đó không thu giữ PFOA tốt. Vì vậy, họ đã thay đổi nó bằng cách sử dụng các liên kết ngang có nhiều flo - nhóm decaflobiphenyl, vì các hợp chất flo hóa có xu hướng gắn kết với nhau.

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm polyme mới bằng cách đưa nó ở hàm lượng 10 mg/l vào nước có hàm lượng 1 ppb PFOA, tương tự những mức được tìm thấy ở nước ngầm nhiễm độc gần một số địa điểm công nghiệp. Kết quả cho thấy, polyme này đã loại bỏ hơn 99% PFOA, giảm hàm lượng PFOA xuống dưới 10 ppt, thấp hơn mức khuyến cáo của EPA. Trong khi đó, than hoạt tính chỉ loại bỏ khoảng 56% PFOA ra khỏi nước.

Các nhà nghiên cứu đang tìm cách thiết kế một hệ thống thực tế để có thể xử lý nước một cách liên tục bằng polyme hòa tan, có thể là bằng cách gắn vật liệu này lên một nền rắn như vải hoặc màng lọc. Họ đã thành lập công ty start up CycloPure để phát triển và thương mại hóa công nghệ mới. Tuy polyme mới có thể đắt hơn than hoạt tính nếu tính theo trọng lượng, nhưng lượng sử dụng sẽ ít hơn và có thể được tái sinh sau khi sử dụng.

LH

Theo ChemistryWorld, 6/2017