NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MỘT SỐ VẬT LIỆU CÓ NGUỒN GỐC TỰ NHIÊN ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG XỬ LÝ NƯỚC LŨ THÀNH NƯỚC SINH HOẠT
Hóa lí thuyết và Hóa lí
Luận án tập trung vào việc nghiên cứu và chế tạo các vật liệu xử lý nước có nguồn gốc tự nhiên, hướng đến ứng dụng xử lý nước lũ thành nước sinh hoạt, nhằm giải quyết vấn đề thiếu nước sạch trong mùa lũ và tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có. Xuất phát từ thực trạng ô nhiễm nước do kim loại nặng (Cr(VI), Pb(II)) từ nước thải công nghiệp và nhu cầu về các công nghệ xử lý nước thân thiện môi trường, luận án đã nghiên cứu chế tạo vật liệu màng lọc từ cellulose acetate (CA) có nguồn gốc từ bã mía – một nguồn sinh khối lignocellulose dồi dào. Đặc biệt, luận án ưu tiên sử dụng dung môi xanh dimethyl sulfoxide (DMSO) thay thế các dung môi truyền thống độc hại trong quá trình tổng hợp màng.
Các vật liệu nano hai chiều δ-MnO2 và Ag/MnO2 cũng được tổng hợp thành công bằng phương pháp nung pha rắn. Luận án đã chế tạo thành công các màng siêu lọc (CAD, CADA, CAB, CA/MnO2) và màng lọc nano áp suất thấp (CA/PDA, CA/PDA-Ag/MnO2) từ cellulose acetate. Các màng này có cấu trúc bất đối xứng, thể hiện tính ưa nước cao, thông lượng dòng thấm tốt, và khả năng kháng tắc nghẽn hiệu quả (FRR > 80%). Khối lượng ngắt phân tử (MWCO) của màng siêu lọc từ 76 đến 300 kDa, và màng lọc nano từ 1363 đến 1632 Da.
Nghiên cứu cũng đã khảo sát khả năng hấp phụ ion kim loại Pb(II) và Cr(VI) trên các vật liệu màng chế tạo, cho thấy màng CA/PDA-Ag/MnO2 có dung lượng hấp phụ Cr(VI) cao nhất (61,12 mg/g) và màng CA/MnO2 có dung lượng hấp phụ Pb(II) cao nhất (103,41 mg/g). Động học hấp phụ phù hợp với mô hình bậc 2. Để xử lý nước lũ, luận án đã kết hợp tiền xử lý bằng dịch chiết hạt chùm ngây – một chất keo tụ tự nhiên – với hệ thống màng lọc. Điều kiện keo tụ tối ưu đã được xác định, bao gồm nồng độ dịch chiết, tốc độ khuấy và thời gian lắng. Quy trình kết hợp này cho thấy hiệu suất xử lý cao đối với độ đục (99,23%), loại bỏ hoàn toàn Cr(VI) và Pb(II), và ức chế hiệu quả vi khuẩn E.coli và Coliform (100% đối với màng CA/PDA-Ag/MnO2), đảm bảo nước sau xử lý đạt các chỉ tiêu chất lượng nước sinh hoạt.