Sử dụng ánh sáng khả kiến để phân hủy chất độc của thuốc nhuộm
Theo báo cáo của Jessica Owen, những nhà nghiên cứu của trường Đại học Công nghệ Texas, Mỹ đã phát triển một phương pháp lọc tốt hơn để loại bỏ thuốc nhuộm độc hại khỏi nước thải.
Quy trình mới liên quan đến việc sử dụng ánh sáng khả kiến để làm mất màu thuốc nhuộm
Khi nhuộm vải, một trong những công đoạn cuối cùng là công đoạn giặt, công đoạn này giúp thuốm nhuộm ăn vào vải và loại bỏ các chất thừa. Tuy nhiên, vấn đề là sau quá trình nhuộm, nước sẽ bị nhiễm các chất nhuộm và sắc tố tổng hợp còn sót lại – ước tính, lên đến 200.000 tấn/năm.
Hầu hết các thuốc nhuộm tồn tại trong môi trường do các quy trình xử lý nước thải không hiệu quả, không thân thiện với môi trường và thực tế là thuốc nhuộm được chế tạo với đặc tính giữ được độ bền màu trước ánh sáng, nhiệt độ và chất tẩy rửa – những thứ có thể được làm sạch thuốc nhuộm.
Nhưng ngày nay, một nhóm nghiên cứu của trường Đại học Công nghệ Texas đã tìm ra cách thức mới để loại bỏ chất độc hại của thuốc nhuộm khỏi nước thải, và phương pháp tiếp cận của nhóm nghiên cứu an toàn hơn, chi phí thấp hơn và dễ thực hiện hơn so với phương pháp truyền thống.
Kết quả nghiên cứu của họ sẽ được mô tả trong bài viết sắp tới đăng trên tạp chí trực tuyến Particle & Particle Systems Characterization.
Quá trình mất màu sau 14 giờ
QUY TRÌNH MỚI
Quy trình mới liên quan đến phân hủy thuốc nhuộm bằng cách lọc nước thông qua các mạng lưới sợi nano và để dưới ánh sáng khả kiến – gọi là quá trình phân hủy quang.
Giáo sư Seshadri Ramkumar, khoa Chất độc môi trường, trường Đại học Công nghệ Texas cho biết “Màu xanh lá cây có thể tái chế và thân thiện với môi trường.”
“Việc sử dụng ánh sáng khả kiến trong việc phân hủy quang không gây hại, và nó có hiệu quả về chi phí và dễ thực hiện. Nó loại bỏ được màu sắc sử dụng trong ngành công nghiệp.”
Công trình nghiên cứu đã sử dụng các mạng nano poly (vinylidene fluoride – polyme tinh thể), bao gồm titanium dioxide chức năng. Khi các tia sáng khả kiến chiếu vào mạng này, chất độc trong thuốc nhuộm (ở đây là chất RhB) sẽ rơi vào trạng thái bị phóng thích.
Giáo sư Seshadri Ramkumar giải thích “Điều này sẽ giúp bẫy oxy và nước trở thành chất oxy hóa mạnh.”
“Các chất oxy hóa giúp làm mất màu thuốc nhuộm. Tuy nhiên, điều này phụ thuộc vào nồng độ của titan dioxide. Trong nghiên cứu của chúng tôi, chúng tôi đã thay đổi nồng độ TiO2 từ 0% đến 20%. Với 20% titan dioxide, một lượng lớn thuốc nhuộm bị biến chất trong sáu đến tám giờ, điểu này cho thấy tầm quan trọng của các hạt chức năng.”
Thêm vào đó, 20% còn lại bị mất màu chậm, và mất hẳn màu sau 49 ngày.
Giáo sư Ramkumar cho biết thêm “Nghiên cứu tập trung vào loại bỏ chất độc hại trong thuốc nhuộm vì đây là vấn đề dai dẳng của ngành công nghiệp dệt may.”
Miếng lọc bằng sợi nano
KỸ THUẬT TRƯỚC ĐÂY
Giáo sư Ramkumar cho biết hiện tại có ba phương pháp chính để xử lý nước. Phương pháp thứ nhất, các chất hóa học như oxy hóa, ozon hóa và hệ thống điện hóa được sử dụng để lọc nước thải của thuốc nhuộm.
Bạn cũng có thể sử dụng phương pháp hấp thụ và lọc. Giáo sư cho biết: “Trong lĩnh vực đặc biệt này, trước đây, phòng thí nghiệm của chúng tôi đã thành công trong việc hấp thụ dầu độc hại bằng cách sử dụng chất hấp thụ tự nhiên. Kết quả nghiên cứu này đã được thương mại hóa ra thị trường bằng những chiếc khăn lọc”.
Cuối cùng, vi khuẩn có thể được dùng để xử lý nước. Ví dụ, rõ ràng đã có nghiên cứu sử dụng vịt con và rơm rạ để xử lý nước.
LOẠI BỎ MÀU SẮC LÀ MỘT THÁCH THỨC
Loại bỏ các hợp chất màu là một trong những nhiệm vụ khó khăn nhất mà các nhà máy xử lý nước phải đối mặt vì thuốc nhuộm và sắc tố không dễ phân hủy sinh học. Nó cũng là một trong những nhiệm vụ quan trọng vì mối đe dọa mà các chất nhuộm có thể gây ra cho hệ sinh thái của con người
Nghiên cứu sinh Lihua Lou cho biết “Một số thuốc nhuộm có tính đột biến và độc tính cao.”
“RhB là chất hóa học có độ hòa tan trong nước cao và được sử dụng rộng rãi làm chất tạo màu trong ngành dệt may. Tuy nhiên, nước thải có chứa RhB sẽ gây kích ứng cho da, mắt và đường hô hấp của người và động vật. Hơn thế nữa, nước thải có chứa RhB còn gây ra một số vấn đề về sức khỏe như nhiễm độc thần kinh, gây ung thư, độc tính sinh sản và độc tính phát triển.
Dựa trên thành công của nhóm nghiên cứu về RhB, bước tiếp theo của họ là thử phương pháp tương tự với các loại thuốc nhuộm tổng hợp và thuốc nhuộm tự nhiên, gồm methyl cam, xanh methylen và xanh hoạt tính 19.
Những kết quả này rất quan trọng vì một số lý do. Ngoài ra, với sự thành công của việc sử dụng mạng nano/sợi nano trong việc loại bỏ chất độc hại của thuốc nhuộm bằng ánh sáng khả kiến thì ô nhiễm môi trường thứ cấp cũng không xảy ra.
Giáo sư Ramkumar cho biết thêm: “Nghiên cứu của chúng tôi là nghiên cứu đa ngành và giải quyết một vấn đề quan trọng của ngành dệt may toàn cầu. Sau khi hoàn tất quá trình phân hủy quang, hỗn hợp có thể được loại bỏ dễ dàng ra khỏi nước và không để lại nhiều dư lượng có hại.”
Giáo sư Ramkumar cho biết cho đến nay nghiên cứu đã được kiểm chứng thành công ở quy mô phòng thí nghiệm. Bây giờ, cần phải mở rộng quy mô một cách hiệu quả. Mặc dù, các sợi nano đã được thương mại hóa nhưng trong tương lai họ sẽ lên kế hoạch tìm ra các chất nền có hiệu quả về chi phí và diện tích bề mặt cao.
Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi trường Đại học Công nghệ Texas và Hiệp hội Hóa học và Màu nhuộm dệt may của Mỹ.
https://www.wtin.com/article/2019/september/020919/using-visible-light-to-decay-toxic-dyes/
Người dịch: Nguyễn Thị Thu Hằng