Nghiên cứu vật liệu ứng dụng để xử lý nitrit trong nước sinh hoạt

Sự ô nhiễm nitrit trong môi trường xuất phát từ các nguồn chủ yếu như chất thải sinh hoạt chưa xử lý hoặc xử lý chưa triệt để, dư lượng phân bón và các chất bảo vệ thực vật sử dụng trong hoạt động sản xuất nông nghiệp và từ nguồn nước thải công nghiệp.

Với đặc điểm hòa tan rất tốt trong nước, nên các muối nitrit ở trong đất dễ dàng bị rửa trôi đi vào hồ, sông suối gây ra ô nhiễm các nguồn nước này.

Sự ô nhiễm nitrit trong nước ngầm và nước mặt hiện nay đang trở nên một vấn đề rất nghiêm trọng ở cả các nước phát triển và các nước đang phát triển. Tại Hà nội, thời gian gần đây cũng đã phát hiện hàm lượng nitrit trong nước sinh hoạt của một số khu chung cư vượt ngưỡng cho phép.

Cấu trúc của LDH

Nitrit có ảnh hưởng rất lớn tới sức khỏe con người gây ra tình trạng gọi là methemoglobin. Khi cơ thể bị nhiễm độc nitrit các tế bào máu sẽ bị giảm khả năng hấp thụ oxy.

Trẻ em mắc chứng bệnh này thường xanh xao và có thể dẫn đến tử vong đặc biệt đối với trẻ em dưới 6 tháng tuổi. Sử dụng nguồn nước có chứa nitrit ở nồng độ lớn trong một thời gian dài sẽ có một số vấn đề về sức khỏe, ví dụ như bệnh ung thư hay quái thai.

Do các nguy cơ ảnh hưởng tới sức khỏe của con người, các nhà lập pháp trên thế giới đã thiết lập một mức giới hạn rất thấp đối với nồng độ của nitrit trong nước sinh hoạt.

Theo Tổ chức bảo vệ môi trường của Mỹ (EPA), nồng độ tối đa cho phép của nitrit (NO₂-N) trong nước uống là 1mg/l; ở Trung Quốc là 1mg/l NO₂-N; ở Việt Nam là khoảng 0,9 mg/l đối với NO₂-N.

Các phương pháp có thể áp dụng để xử lý loại bỏ nitrit hòa tan trong nước bao gồm trao đổi ion, thẩm thấu ngược, xúc tác, sinh học và hấp phụ.

Trong các phương pháp nêu trên, phương pháp trao đổi ion và thẩm thấu ngược có hiệu quả xử lý cao nhưng chi phí đầu tư và vận hành rất lớn. Do đó, nếu áp dụng phương pháp hấp phụ sử dụng chất hấp thụ phù hợp có giá thành rẻ với dung lượng hấp phụ nitrit cao sẽ mang lại lợi ích cả về khía cạnh kinh tế, kỹ thuật cũng như hiệu quả xử lý.

“Nghiên cứu tổng hợp vật liệu hydroxit lớp kép Mg-Al (Mg-Al LDH) ứngdụng để xử lý nitrit trong nước sinh hoạt” do Cơ quan chủ trì Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam phối hợp với Chủ nhiệm đề tài ThS. Vũ Hùng Sinh thực hiện là vấn đề cần thiết, có ý nghĩa ứng dụng trong việc sử lý lượng nitrit ô nhiễm trong nước sinh hoạt nhằm mục tiêu xây dựng quy trình công nghệ chế tạo vật liệu hấp phụ Mg-Al LDH và đánh giá hiệu quả khi sử dụng vật liệu để xử lý nitrit trong nước sinh hoạt.

Sau một năm triển khai thực hiện đề tài, nhóm các nhà nghiên cứu của Trung tâm Công nghệ Môi trường & Hóa học xanh thuộc Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam đã thu được một số kết quả chính như sau:

1. Đã nghiên cứu tổng hợp vật liệu hydroxit lớp kép Mg-Al (Mg-Al LDH) trên cơ sở AlCl3.6H2O với MgCl₂.₆H₂O và đã xác định điều kiện tối ưu cho phản ứng đồng kết tủa với tỷ lệ (mol) giữa Mg/Al = 3/1; thời gian già hóa 24 giờ; nhiệt độ già hóa 150⁰C. Vật liệu có dung lượng hấp phụ nitrit 46,73 mg nitrit/g vật liệu (14,25 mg N/g), diện tích bề mặt vật liệu đạt 48,2189 m²/g.

2. Đã tổng hợp thành công 10 kg vật liệu hấp phụ hydroxit lớp kép Mg-Al (Mg-Al LDH) bằng phản ứng đồng kết tủa.

3. Đã chế tạo thành công cột lọc với đường kính d = 90 mm cao 1,2 m và chiều dày của lớp vật liệu lọc nhồi trong cột là 1 m, công suất lọc 45,4 lít/giờ.

4. Đã xác định đặc trưng tính chất của vật liệu bằng nhiễu xạ tia X, BET, SEM, nhiệt vi sai, hồng ngoại và EDX cho thấy vật liệu ở dạng tinh thể hydroxit lớp kép.

5. Đã chạy thử nghiệm cột lọc với nồng độ dung dịch nitrit 10 mg/L (NaNO₂) được bơm vào cột hấp phụ theo chiều ngược từ dưới lên trên. Sau 264 giờ chạy thử nghiệm liên tục nồng độ dung dịch đầu ra ở ngưỡng 0,7 mg/L. Nước vẫn nằm trong giới hạn an toàn sau 288 giờ chạy liên tục tương ứng với 13,073 lít nồng độ dung dịch đầu ra ở ngưỡng 2,7 mg/L, theo QCVN 01:2009/BYT thì nồng độ nitrit trong nước ăn uống ở mức < 3mg/L.

6. Đã xây dựng 01 quy trình công nghệ tổng hợp vật liệu hấp phụ hydroxit lớp kép Mg-Al.

7. Đã chế tạo 01 hệ cột lọc có công suất 45,4 lít/giờ.

*Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 14152/2017) tại Cục Thông tin KHCNQG.

Nguồn: Cục Thông tin KH&CN quốc gia