TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn nghiên cứu quá trình ozone hóa có xúc tác để xử lý ô nhiễm trong nước thải của chất hoạt động bề mặt dạng nonionic nonylphenolethoxylate NPE và sự phân hủy của
TỔNG QUAN
Giới thiệu về tình hình ô nhiễm nước
Cũng giống như đất và không khí, nước là nguồn tài nguyên vô cùng quan trọng đối với con người và sinh vật trên trái đất Có thể nói sự sống của con người và mọi sinh vật trên trái đất đều phụ thuộc vào nước
Trong khi nhiều vùng người dân không có đủ nước để dùng thì nhiều nơi người dân vẫn còn xem nước là nguồn tài nguyên vô tận, chưa thấy hết giá trị của việc thiếu hụt nguồn nước trong tình hình môi trường đang bị biến đổi, các nguồn nước đang ngày bị ô nhiễm và cạn kiệt
Từ thập niên 60 đến nay, ô nhiễm nước lục địa và đại dương gia tăng với nhịp độ đáng lo ngại Vấn đề ô nhiễm nước là một trong những thực trạng đáng ngại nhất của sự hủy hoại môi trường tự nhiên do nền văn minh đương thời Khủng hoảng về nước đang hoành hành cả hành tinh, không riêng ai cả
Việt Nam có tổng lượng nước bình quân đầu người theo năm đạt khoảng 9.560 m 3 /người, thấp hơn chuẩn 10.000 m 3 /người/năm của quốc gia có tài nguyên nước ở mức trung bình theo quan điểm của Hiệp hội Nước quốc tế (IWRA) Tính theo lượng nước nội sinh thì Việt Nam hiện mới đạt khoảng 4.000 m 3 /người/năm, và đến năm
2025 có thể bị giảm xuống còn 3.100 m 3 Đặc biệt, trong trường hợp các quốc gia thượng nguồn không có sự chia sẻ công bằng và sử dụng hợp lý nguồn nước trên các dòng sông liên quốc gia, thì Việt Nam chắc chắn sẽ phải đối mặt với nguy cơ khan hiếm nước, có khả năng sẽ xảy ra khủng hoảng nước, đe dọa đến sự phát triển ổn định về kinh tế, xã hội và an ninh lương thực [1]
Nông nghiệp là ngành sử dụng nhiều nước nhất dùng tưới lúa và hoa màu, chủ yếu là ở đồng bằng sông Cửu Long và sông Hồng Việc sử dụng nông dược và phân bón hóa học càng góp thêm phần ô nhiễm môi trường nông thôn Bình quân tổng lượng phân bón vô cơ các loại sử dụng vào khoảng 2,4 triệu tấn/năm, mỗi năm thải ra môi trường khoảng 240 tấn bao bì, vỏ hộp các loại và phần lớn không thu gom mà vứt bừa bãi ra đồng ruộng, kênh mương gây ô nhiễm môi trường trong vùng sản xuất nông nghiệp Bên cạnh đó, tình trạng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) trong nông nghiệp có xu hướng gia tăng, thiếu kiểm soát Thống kê của Cục BVTV cho thấy mỗi năm Việt Nam nhập khẩu khoảng từ 70.000 đến hơn 116.000 tấn thành phẩm hóa chất BVTV Ước tính lượng bao bì chiếm khoảng 10% tổng số thuốc tiêu thụ, tức là số lượng bao bì, vỏ đựng thuốc BVTV lên tới hàng chục ngàn tấn mỗi năm Ngoài ra, theo số liệu của Cục Cảnh sát phòng, chống tội phạm về môi trường (C49) “Tổng lượng nước thải từ các khu công nghiệp (KCN) trên cả nước hơn 1 triệu m 3 /ngày Trong đó, hơn 75% không được xử lý mà xả trực tiếp ra môi trường” Khu công nghiệp Thái Nguyên thải nước biến Sông Cầu thành màu đen, mặt nước sủi bọt trên chiều dài hàng chục cây số Khu công nghiệp Việt Trì xả mỗi ngày hàng ngàn mét khối nước thải của nhà máy hóa chất, thuốc trừ sâu, giấy, dệt xuống Sông Hồng làm nước bị nhiễm bẩn đáng kể Khu công nghiệp Biên Hòa và TP HCM tạo ra nguồn nước thải công nghiệp và sinh hoạt rất lớn, làm nhiễm bẩn tất cả các sông rạch ở đây và cả vùng phụ cận
Rất nhiều nghiên cứu trên khắp thế giới đã chứng minh được sự có mặt của các hợp chất nguy hiểm trong môi trường nước, vì chúng hầu như không phân hủy sinh học và thường thoát khỏi các công trình xử lý nước thải thông thường Kết quả của việc xả thải liên tục các chất này trong môi trường có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe cộng đồng mặc dù nồng độ thấp, từ micro đến nano g/L Mà trong đó, NPEs là một chất hoạt động bề mặt được phát hiện trong nước thải có những tác hại đến cơ thể người và động vật Do đó cần phải tìm ra phương pháp xử lý cho hợp chất này Oxy hóa xúc tác là một trong những công nghệ hấp dẫn nhất để loại bỏ các chất hữu cơ dư trong nước và nước thải.
Nonyl phenol ethoxylates (NPEs)
NPEs là chất hoạt động bề mặt (HĐBM) non-ionic là một phần trong nhóm chất HĐBM alkyl phenol ethoxylates (APEs) Tương tự như những chất HĐBM khác, NPEs làm tăng hoạt động bề mặt và giảm lực căng bề mặt của nước Nó hỗ trợ phân tán tốt hơn trong nước, dễ dàng thấm ướt Nhờ vào giá thành thấp và hiệu suất cao của nó trong nhiều ứng dụng, hiện nay NPEs chiếm gần 85% lượng tiêu thụ của APEs và sản lượng của APEs trên toàn thế giới là 700 triệu tấn / năm [2]
Một NPE thông thường gồm một chuỗi nonyl gắn với vòng phenol (đầu kỵ nước), được nối với các đơn vị polyoxyethylene (đầu ưa nước) qua một liên kết ether Độ dài mạch phụ thuộc vào chuỗi ethylene oxyde (EO) Hiện nay, NPEs trên thị trường có từ khoảng 4 chuỗi EO (NP4EO) đến 80 chuỗi EO (NP80EO), mà trong đó NP9EO là dạng được sản xuất và sử dụng nhiều nhất
NPEs được tạo ra bằng phản ứng của nonylphenol (NP) với ethylene oxyde (EO)
NP được gia nhiệt nhờ xúc tác kiềm (KOH) Phản ứng ở môi trường trung tính pH từ 6-8 được điều chỉnh bằng acid acetic Độ dài mạch EO được điều khiển bằng tỷ lệ
NP : EO và thời gian phản ứng Nước sẽ được loại bỏ ở 120 o C dưới áp suất chân không Nước dư lại sẽ chuyển thành dạng polyethylene glycol và trở thành dạng trơ trong sản phẩm NPEs [3]
NPEs được sử dụng trong công nghiệp, như là thành phần trong chất tẩy rửa,công nghiệp giặt ủi, đồ gia dụng và sản phẩm chăm sóc cá nhân Trong công nghiệp, NPEs được sử dụng cho polymer nhũ tương và ổn định polymer, chế biến dệt may, hóa chất nông nghiệp, giấy và bột giấy, chế biến, kim loại và chế biến khoáng sản, sơn latex, chất làm ẩm và chất nhũ hoá, chất tạo bọt, mực in, chất kết dính, và dược phẩm
Bảng 1.1 Tính chất vật lý của NPE
Màu sắc Từ không màu đến vàng sáng
(NPEs chứa càng nhiều đơn vị EO càng đục) Trạng thái Lỏng (n=1-13), sệt (n-19), sáp (n≥20)
Nhiệt độ nóng chảy -10 o C – 20 o C (tùy thuộc vào n)
Tỷ trọng 0.98 – 1.08 (ở 25 o C) Độ tan trong nước >0.1 g/100 ml (at 20°C) (9 EO)
(độ tan tăng khi có nhiều nhóm alkyl) Áp suất hơi
