Bài viết này nêu lên công nghệ MCD đưa đến sự phân huỷ hoá cơ hiệu quả cao với tất cả các độc chất hữu cơ bền vững ở trong đất-bùn như dioxin, DDT và các dẫn xuất, dieldrin, aldrin, lindane, polychrorinates biphenyls (PCBs) và phencyclidine (PCP), tất cả các hydrocarbon dầu mỏ (TPH). Mời các bạn cùng tham khảo!
Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 CÔNG NGHỆ MCD XỬ LÝ ĐẤT NHIỄM CHẤT ĐỘC HỮU CƠ BỀN VỮNG Bùi Xuân An Khoa Môi trường Tài nguyên, Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh E-mail: Buixuanan08@gmail.com Tóm lược Cơng nghệ phân hủy hóa (MCD- Mechano-Chemical Destruction) sử dụng máy nghiền bi có vận tốc cao để phân hủy chất hữu bền vững nghiên cứu phịng thí nghiệm đưa thử nghiệm với diện rộng số nước New Zealand, Mỹ, Nhật Công nghệ MCD đưa đến phân huỷ hoá hiệu cao với tất độc chất hữu bền vững đất-bùn dioxin, DDT dẫn xuất, dieldrin, aldrin, lindane, polychrorinates biphenyls (PCBs) phencyclidine (PCP), tất hydrocarbon dầu mỏ (TPH) Hiện nay, công nghệ phát triển thị trường hóa với lị phản ứng có cơng suất khử độc 15 đất- bùn /giờ theo trình liên tục với nhiệt độ thấp, q trình xử lý kín, khơng tạo chất ô nhiễm thứ cấp Do cấu trúc gọn đặt container nên việc vận chuyển lắp đặt bảo dưỡng thuận lợi Hiệu xuất khử độc kiểm soát qua việc biến đổi thời gian lưu kết hợp với lò phản ứng phụ cho dự án lớn Đặt vấn đề Việt Nam nhiều nước phát triển khác, phải đối mặt với tình trang nhiễm mơi trường trầm trọng hoạt động sản xuất, sinh hoạt gây Trong chất gây nhiễm chất hữu bền vững thành phân gây nhiều trở ngại cho nhà sản xuất, nhà công nghệ xử lý môi trường Các hợp chất đa số bắt nguồn từ việc sản xuất, sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật, thuốc diệt cỏ dại, thuốc kiểm soát sâu bệnh Đồng thời, hợp chất có nguồn gốc dầu mỏ thành phần bền vững môi trường Thông thường, để xử lý chất độc nguy hại có nguồn gốc hữu người ta dùng biện phát hỏa thiêu, sử dụng lò đốt nhiệt để phân hủy hợp chất Các lò nhiệt cần đốt với chế độ nhiệt thích hợp khơng tạo chất ô nhiễm thứ cấp Với đất bị ô nhiễm chất độc hữu bền vững người ta tập trung vào việc sử dụng biện pháp gia nhiệt Tuy nhiên, biện pháp số kiếm khuyết cần sửa chữa nâng cao hiệu xuất giảm chi phí xử lý Gần đây, số nhà nghiên cứu phát triển công nghệ xử lý đất/bùn ô nhiễm hợp chất hữu bền vững dựa quy trình phân hủy hóa (MCD- Mechano-Chemical Destruction) sử dụng máy nghiền bi có vận tốc cao mà không cần đốt Công nghệ bước đầu cho thấy có số ưu điểm phát triển diện rộng đáp ứng nhu cầu bảo vệ môi trường cho khu vực bị ô nhiễm Công nghệ MCD xử lý đất nhiễm chất độc hữu bền vững Bùi Xuân An – Khoa Môi trường Tài nguyên, ĐH Nông Lâm TPHCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 Nội dung trình bày hội thảo dựa nghiên cứu thực công ty EDL, Đại học Công Nghệ Auckland (AUT) Các thí nghiệm thực tiễn vùng New Zealand, Nhật Bản Hoa Kỳ cho thấy phân hủy diễn mẫu đất [1, 9] Quá trình phân hủy Cơ-Hóa MCD gì? Trong hàng trăm năm nay, nhà hóa học kỹ sư nhận thấy trình nghiền trộn học thể làm thay đổi hợp chất mặt hóa học Ví dụ vài chất nổ dễ phản ứng có vài chuyển động nhỏ Các kỹ sư mỏ vốn thường xuyên phải nghiền nát khóang chất máy xay cơng suất lớn có lẽ quan sát thay đổi Vì khơng gây phản ứng triệt tiêu chiết xuất khóang chất nên tượng thường bị bỏ qua [2] Thọat nhìn q trình khơng hiệu Làm mà thơng qua q trình nghiền trộn mẫu đất phân hủy hợp chất gây nhiễm? Bởi tảng q trình phá vỡ liên kết chất rắn, họat động tốt (nghĩa nhanh nhất) đất (matrix) có nhiều khóang chất rắn dễ vỡ Ở lọai đất thật, lọai khoáng chất hỗn hợp dạng silicates (silicat) khoáng fenspat, thạch anh lọai tương tự Khi tinh thể bể, liên kết hóa học bị đứt theo nhiều cách khác Vì vậy, liên kết Si-O gãy theo cách phân hủy dị loại để tạo ion, theo cách phân hủy đồng loại để tạo gốc tự Cả hai q trình khiến cho bề mặt bể nhiều điện tích điện tử tự Trong phịng thí nghiệm, thạch anh dạng tinh thể dùng mẫu đất tiêu chuẩn có độ tinh khiết cao, mẫu đất trơ mặt hóa học cho thấy đẩy nhanh trình nghiền lên nhiều lần Các nghiên cứu trình phân hủy cho thấy có tương đồng tách vỡ vài phân tử, đặc biệt phân tử thơm, tách vỡ nhìn thấy tượng điện tử tác động lên phổ khối lượng Đối với phân tử này, bước trình phân hủy q trình chuyển hóa điện tử để tạo ion gốc mang lượng mà sau tách vỡ theo nhiều cách khác thành nhiều thể nhỏ Những thể ion, gốc phân tử trung tính Chúng sau trải qua nhiều phản ứng khác tách vỡ tiếp theo, kết hợp gốc tái xếp Các ion, gốc phân tử trung tính gắn chặt bề mặt bị bể phản ứng trải qua tách vỡ tương tự ion, gốc phân tử trung tính khác chất ban đầu Các sản phẩm cuối phân tử trung tính nhỏ bao gồm Ethane, Methane, CO2, H2, nước Carbon Máy nghiền Máy nghiền bi MCDTM mạnh Nó bổ sung nguồn lượng lớn vào vật liệu bị nghiền tạo nên đám mây phản ứng hóa lỏng hạt khống chất với lượng lớn hạt điện tử (gốc tự vô cơ) ion bề mặt chúng Công nghệ MCD xử lý đất nhiễm chất độc hữu bền vững Bùi Xuân An – Khoa Môi trường Tài nguyên, ĐH Nông Lâm TPHCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 Máy nghiền sử dụng tất lọai máy nghiền bi Các bi cứng đẩy nhiều lực khác bên xylanh cứng, tổng hòa va đập, cọ xát, lực học khác phá vỡ liên tiếp matrix thành thể nhỏ Hầu hết thí nghiệm cỡ nhỏ dùng máy nghiền bi có dạng quỹ đạo dạng mặt phẳng Các thí nghiệm tiêu chuẩn sử dụng bồn chứa có dung tích 500mL, 20 hịn bi đường kính 20mm 50-100g mẫu matrix có độ cô đặc chất từ 100mg kg-1 đến 20,00 mg kg-1 (2%) khối lượng Nồng độ thấp sử dụng cho mẫu môi trường lặp lại nồng độ cao sử dụng cho nghiên cứu học Các chất trung gian cô lập xác định Đối với nghiên cứu thử nghiệm hay với quy mô sản xuất, máy nghiền bi nằm ngang xếp chồng lên (các ống lị phản ứng Cơng ty EDL chế tạo) để tăng lực, tập trung lượng cao cho q trình khử độc mơi trường Dưới phác đồ lò phản ứng: Hình 1: Phác đồ mơt lị phản ứng hóa phân hủy chất hữu bền vữug [9] Thiết kế tập trung cơng suất, lượng dịng va đập máy cho thấy tốc độ chất mẫu matrix bị phân hủy nhanh Máy nghiền bi Công ty EDL phát triển thiết kế hình học phù hợp, có tính chuyên dụng cao sử dụng kết hợp lọai hợp kim cho vỏ ngòai, bi phận xoay tròn nhằm phục vụ cho họat động cần thiết máy mà giảm thiểu hao mòn [9] Ở nghiên cứu phịng thí nghiệm trước đó, vài vật liệu nghiền tìm thấy matrix bị nghiền Tuy nhiên, thí nghiệm mà matrix bổ sung kim lọai nghiền hay mẫu matrix thường nghiền bồn sứ zircon sử dụng bi sứ zircon cho thấy phần kim lọai gây hao mịn khơng có ảnh hưởng đáng kể lên tốc độ phản ứng hay q trình phân hủy Tuy nhiên, lị phản ứng với quy mơ sản xuất, hao mịn vấn đề nghiêm trọng không kiểm sóat tốt [9] Công nghệ MCD xử lý đất nhiễm chất độc hữu bền vững Bùi Xuân An – Khoa Môi trường Tài nguyên, ĐH Nông Lâm TPHCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 Nhiệt độ bên máy yếu tố quan trọng cường độ nghiền Trong máy nghiền lượng cao, nhiệt độ thường lên đến 180oC Mức nhiệt độ cao thúc đẩy phản ứng diễn nhanh phân hủy chất tạo từ hạ nhiệt [9] Cơ chế Một mảnh khoáng chất bị đập hay kéo dãn đủ để vỡ Các liên kết hóa học bên phân tử mảnh khoáng chất bị phá vỡ Khi chất rắn bị tách vỡ, liên kết hóa học chắn bị đứt gãy Sự đứt gãy theo chiều phân hủy dị loại để tạo thành ion hay theo chiều phân hủy đồng dạng để tạo thành gốc phản ứng Sự phân tách gốc chế Nghiên cứu SEM cho thấy kích thước mảnh đa dạng nhờ vào điều kiện cụ thể Đối với tinh thể thạch anh, mảnh thường có kích thước khỏang 1001000 nm Trong matrix thạch anh, mảnh tạo nên cục khống có liên kết lỏng lẻo Quan điểm dựa tái liên kết cục electron không ghép cặp cố tái tạo lại liên kết khống Sự hình thành cục khóang xem gia tăng tuổi thọ trung bình gốc (điện tử) ổn định bề mặt phản ứng Phản ứng cấp độ nano có khả quan trọng cần nghiên cứu sâu Các phân tử hữu tiếp xúc với bề mặt nhiều điện tử vừa hình thành tạo “phức hợp trung chuyển điện tử” Đây anion gốc hay cation gốc Khi mà nói việc chuyển điện tử tạo nên carbanion (anion carbon), chế phản ứng cho thấy khơng dành cho hầu hết q trình phân hủy hữu Các phân tử bị kích thích tái xếp chúng thời gian ngắn để tạo thành ion gốc cố định trình gọi “sự định vị tích điện ưu tiên” Vị trí xác định dựa nhiều yếu tố chất trung gian phản ứng quan sát cho thấy trình tương tự điện tử tác động lên phổ khối lượng Các ion gốc bị tách vỡ nhiều trình để tạo thành “thể con” gốc, ion hay mảnh vỡ trung tính Xin lưu ý biểu đồ miêu tả trình tách vỡ quang phổ khối lượng ion dương, tồn trình khơng gốc điện tử tương đương Các cation carbon gốc thường có nhiều kiểu ổn định chung Các anion carbon chất trung gian thường gặp nhiều bước trình tách vỡ Vì mà phản ứng diễn thơng qua hình thành ion âm Các mảnh vỡ ban đầu (chất trung gian sơ cấp) tiếp tục phản ứng theo trình tương tự, lại tái tách vỡ Một ví dụ tách vỡ benzophenone (xem đây) Mật độ điện tử Nghiên cứu thực Castronova đồng vào năm 90 sử dụng cộng hưởng xoay tròn điện tử cho thấy hạt thạch anh bị nghiền có điện tử tự thặng dư tồn không ghép cặp đến 30 khơng khí hàng ngàn chân không Tất Công nghệ MCD xử lý đất nhiễm chất độc hữu bền vững Bùi Xuân An – Khoa Môi trường Tài nguyên, ĐH Nông Lâm TPHCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 nghiên cứu hệ thống mẫu cho thấy q trình họat động mẫu matrix có độ ẩm, trình diễn nhanh điều kiện thỏa mãn cho phản ứng gốc tự khơng có oxygen, nghĩa hệ thống phải khô Các nghiên cứu SEM cho thấy khơng cịn q trình tái hợp chất hữu kích thước mảnh khống chất thường khỏang từ 100-1000 nm, nhiều thể nhỏ khỏang 100 nm Nếu ta cho thể khối 1nm bị giảm xuống thể khối 100 nm với khỏang cách hai nguyên tử khỏang 0.2 nm có khỏang 0.1 mol điện tử phát sinh trình nghiền vốn thặng dư điện tử so với chất [1] Nghiên cứu tiếp tục ảnh hưởng lọai khóang chất điều kiện khác lên suất tính ổn định điện tử gốc phát sinh Các phản ứng động học Các phản ứng tuân theo công thức động học bậc gần với chu kỳ bán phân rã đầu tiên.Các động học bậc nơi mà tốc độ phản ứng, hay biết bước xác định vận tốc, phụ thuộc vào độ tập trung chất phản ứng (phản ứng đơn phân) Các chất phản ứng khác tồn tại, chúng bậc không, nghĩa ảnh hưởng chúng không đổi không liên quan đến thời gian Các phản ứng bậc viết sau: [Chất nền] = Aekt Ln[Chất nền] = -kt Với phản ứng bậc nhất, chu kì bán phân rã đuợc dùng để miêu tả động học t1/2 = ln(2)/k Bởi động học quan sát tất dẫn chứng trình MCDTM, chúng hàm ý bước xác định vận tốc phản ứng gốc ban đầu tách vỡ bề mặt bể Trong điều đáng kể chi tiết hút bám tách vỡ, chúng tơi khơng quan sát thấy động học khác mẫu matrix khác Tốc độ đa dạng động học ln bậc cho hay chu kỳ bán rã Phụ thuộc vào lượng điện tích nghiền, chu kỳ bán rã kéo dài vài phút Nói chung q trình phản ứng biến thể q trình sau: Chất Ð Chất trung gian sơ cấp Ð Chất trung gian thứ cấp Ð Cấu trúc nhỏ Ð Sản phẩm phân hủy cuối Bất kỳ chất trung gian hình thành tự phân hủy tương tự chất Công nghệ MCD xử lý đất nhiễm chất độc hữu bền vững Bùi Xuân An – Khoa Môi trường Tài nguyên, ĐH Nông Lâm TPHCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 Đối với phản ứng có chất trung gian cố định hình thành liên tục bị phân hủy với tốc độc giống chất nền, đồ thị đơn giản độ tập trung thời gian (biểu qua chu kỳ bán rã) thể sau: Tỷ lệ phân huỷ so với chất ban đầu 120 100 80 % Original 60 Primary Intermediate Secondary Intermediate 40 20 0 chu kỳ bán phân rã Đồ thị 1: Tỷ lệ phân hủy chất sản phẩm trung gian MCD Khái quát, hợp chất thơm hình thành chất trung gian tương đối cố định cho thấy biểu cụ thể Phổ biến hơn, chất ban đầu vỡ tạo thành lượng chất trung gian tự phân hủy với tốc độ tương đương khác với chất ban đầu Một đồ thị biểu diễn phản ứng mà có chất trung gian hình thành với tốc độ tương đương sau tự phân hủy với tốc độ tương tự với chất ban đầu, đó, chất trung gian sơ cấp chất trung gian thứ cấp thể độ tập trung Cuối cùng, nơi mà phản ứng có chất trung gian khơng ổn định chất hình thành chuỗi hydrocarbon thẳng, chất trung gian diện nồng độ thấp Ở trường hợp này, tất quan sát thấy suy giảm theo mũ số lượng chất Các thí nghiệm với mẫu matrix với điều kiện nghiền khác cho thấy diện động học bậc Có thể lý giải điều có nghĩa bước xác định tốc độ bám hút ban đầu chuyển dịch điện tử đến chất Chất sau trải qua bước định vị điện tích Công nghệ MCD xử lý đất nhiễm chất độc hữu bền vững 10 Bùi Xuân An – Khoa Môi trường Tài nguyên, ĐH Nông Lâm TPHCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 ưu trước có q trình phân tách Q trình tương đồng với hầu hết phản ứng có enzyme làm xúc tác q trình gắn kết ban đầu bước xác định tốc độ Nghiên cứu tiến hành nhằm mở rộng lọai chất xét nghiệm để bao hàm nhiều lọai kháng chất đất thơng dụng Nó cho phép tiếp cận gần với mẫu matrix bị ô nhiễm Các hợp chất Halogenated Do nhiều chất ô nhiễm hữu bền vững (POPs) chất nên có nhiều nghiên cứu thử cho vào máy nghiền hợp chất hợp chất mẫu tương đương Kết cho thấy chúng dễ dàng bị phân hủy Nói chung, halogen bị phân hủy từ sớm khơng tái xuất trình Các thể điện tử âm gốc Clo đón điện tử khỏi q trình chloride (clorua) Quá trình đặc biệt quan trọng Thí nghiệm với hỗn hợp monobromo- monochloroaromatics cho thấy hầu hết hình thành hợp chất dihalo (ví dụ hợp chất bromochlor) Có thể halogen nhanh chóng chọn điện tử trình tách vỡ hay sau Phát đáng kể chất POPs gốc halogen bị nghiền Các chất trung gian có nguy độc hại hình thành lý thuyết nghiền vài chất đó, đặc biệt gốc halogen tham gia (ví dụ nghiền bậc cao PCBs) Các dấu vết chất dioxin tìm thấy sản phẩm từ q trình oxy hóa PCB q trình hủy halogen mạnh nên chất dioxin tự phân hủy nhanh Tác động oxygen Sự diện oxygen có ảnh hưởng đến q trình phân hủy Về bản, oxygen kết chặt lên bề mặt khóang chất, q trình hình thành tái hình thành liên kết Si-O Vì oxygen làm chậm tốc độ phản ứng việc tranh điện tử (di-radical biết đến O3 sẵn sàng phản ứng với gốc để tạo nên gốc mới) Q trình chuyển gốc phá hủy hay tách thể nhỏ từ phân tử khác Phản ứng thứ cấp oxygen với vài phân tử dẫn đến việc hình thành chất trung gian gốc oxygen Các peroxyt hình thành tách vỡ thành thể gốc oxygen hợp chất carbonyl hay ether (ête), sau chúng lại tiếp tục bị tách vỡ phản ứng nghiền Một dẫn chứng việc nghiền chất anthrancene trình bày đây: Các thí nghiệm phân tử gốc oxygen bị nghiền nghiên cứu tương tự cho thấy dù có làm chậm lại phản ứng tạo chất trung gian tuổi thọ ngắn, khơng có ảnh hưởng đáng kể từ diện oxygen Bất kỳ chất peroxide gốc Si gốc peroxide hình thành tái phản ứng với Ảnh hưởng nước Ảnh hưởng nước đa dạng Trong trình nghiền, nước phản ứng với gốc bề mặt gốc hữu cơ, gốc hydrogen hay ion, gốc hydroxyl hay ion Công nghệ MCD xử lý đất nhiễm chất độc hữu bền vững 11 Bùi Xuân An – Khoa Môi trường Tài nguyên, ĐH Nông Lâm TPHCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 Những trình cho động chúng tranh điện tử, chúng hình thành nên thể phản ứng cao gốc hydroxyl vốn phân hủy hợp chất hữu tương tư q trình khơng điện tử Các thí nghiệm với deuterium oxide cho thấy deuterium cân tốc độ với trình phân hủy sơ cấp, chuyển dịch hydrogen môi trường ẩm ướt diễn nhanh rộng Các kiểm chứng cho thấy phận hủy diễn nhanh môi trường khô Tuy nhiên, độ ẩm khác kiểm sóat ảnh hưởng đến tốc độ phân hủy Các thí nghiệm phân hủy xảy môi trường ẩm ướt (các dạng hồ vữa, bùn) thu tốc độ phân hủy vừa phải Các trình phân hủy diễn tương tự môi trường khô thực tiễn với mẫu ướt khó ứng dụng phân hủy MCDTM với quy mô sản xuất Các hợp chất thơm Một vài thí nghiệm chất trung gian thực với naphthalene, chất đặc trưng cho PAHs (polynuclear aromatic hydrocarbons) Nó có tính ổn định nhiệt, đo phương pháp so màu tất mảnh vỡ dễ dàng xác định Kết tóm tắt đây: CH3 CH3 CH3 H3C H3C CH3 H2 CH3 CH3 CH3 CH2 CH4 CH3 C H3C CH3 CH3 CH3 CO2 H3C CH3 CH2 final Products Primary Intermediates Sơ đồ 2: Các dẫn xuất trung gian phân huỷ Naphthalene Anthracene cho thấy rõ bổ sung hydrogen chất trung gian có gốc oxygen Các bổ sung nhìn thấy hầu hết dấu benzene đôi [11 12] Công nghệ MCD xử lý đất nhiễm chất độc hữu bền vững 12 Bùi Xuân An – Khoa Môi trường Tài nguyên, ĐH Nông Lâm TPHCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 Hợp chất thơm Halogen DDT Nghiên cứu mở rộng thực với việc nghiền DDT, chất dễ bị phân hủy trình MCDTM Nỗ lực đáng kể dành cho việc xác định trình phản ứng nhằm cải thiện hiệu suất phân hủy bảo đảm khơng có chất trung gian độc hại tồn Một trình đề xuất cho chất DDT sau: Sơ đồ 3: Biến đổi DDT trình MCD Số phận cuối phân tử nhỏ phân hủy carbon, chlorides, methane, vài dấu vết hydrocarbon nhỏ, carbon monoxide carbon dioxide Trong cơng trình đáng kể xúc tiến nghiền mẫu matrix tổng hợp có tự nhiên bị nhiễm chất DDT chất lọai, vài hiệu ứng hóa học thú vị xuất từ việc nghiền phân tử nhỏ phức tạp Một vài thí nghiệm để quan sát tái cấu trúc và/hoặc tái q trình halogen hóa chloro- bromoaromatics cho kết khơng ngờ Nó dự đoán hỗn hợp 1:1 chlorobenzene bromobenzene hỗn hợp bromochlorobenzene, sản phẩm tìm thấy lại tương tự clorobenzene, bên cạnh dấu tích 4-bromobiphenyl Khi bromonaphthalene chloronaphthalene nghiền chung với nhau, naphthalene binaphthalene sản phẩm với vài chất khác Trong trường hợp này, quan sát có q trình di chuyển halogen với lượng không đáng kể Công nghệ MCD xử lý đất nhiễm chất độc hữu bền vững 13 Bùi Xuân An – Khoa Môi trường Tài nguyên, ĐH Nông Lâm TPHCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 Hai hợp chất perchlorinated chất pentachlorophenol (PCP) hexachlorobenzene (C6Cl6, khác với HCB-hexachlorocyclohexane) tìm thấy chất có tính kháng phân hủy (giảm khỏang ½ tốc độ phân hủy) so với chất hữu clo hoá Chất PCP đề cập chi tiết Hexachlorobenzene cần nghiên cứu sâu với môi trường khơ khơng có oxygene Vì thế, hình thành sản phẩm chất carbon chloride Bởi khả phản ứng gốc hydrogen, trình chưa quan sát Các phenol cho đời gốc với tính chất chất trung gian Chính phenol tự hình thành nhiều sản phẩm gốc alkylated (ankyl hóa) Q trình alkylation (ankyl hóa) tương thích với gốc thơm benzylic Chất pentachlorophenol xem chất kháng phân hủy từ trước đến Đầu tiên, vượt qua q trình phân hủy sàng lọc gốc chlorine vị trí 4, sau trình lọai bỏ ngẫu nhiên chlorine liên tiếp Quá trình này,cùng với phản ứng hexachlorobenzene, phải tham gia vào việc gia tăng phân tử hydrogen từ mẫu matrix để hình thành vài chất trung gian quan sát Các ête thơm Các chất cho thấy trình tách vỡ làm đứt vịng thơm liên kết C-O Thơng thường chất trung gian thay chất thơm, phenols aldehydes (anđehit) Hiện trình nghiên cứu thêm Các sản phẩm phân tách diphenyl ether cho đời hàng lọat chất trung gian khác Vì mà chất diphenyl ether hồn tòan bị phân hủy Lưu ý chất dioxin Bởi chất dioxin TCDD sản phẩm q trình oxy hóa PCBs, sản phẩm thuốc trừ cỏ 2,4-D 2,4,5-T, chúng nghiên cứu đặc biệt số mẫu thử cơng nghệ nghiền MCDTM Sự hình thành chất dioxin địi hỏi có mặt oxygen và/hoặc nước Cơ chế cho hình thành dioxin furan từ oxygen khơng khí thực chất bổ sung liên tục O3 Như đề cập trình nghiền chất anthracene, tượng thơng thường Lưu ý hình thành dioxin furan cấu thành phần nhỏ trình phân hủy chất PCB Trong tất nghiên cứu với mẫu matrix có chất dioxin furan, trình nghiền bình thường giảm thiểu chúng tới mức độ hợp lý Liên kết vô Ngay từ đầu, nghiên cứu cho thấy hợp chất hữu gốc halogenated phân tích tổng chloride phương pháp thủy tách mẫu matrix nghiền chưa đủ Chloride phân tách khỏang 30% theo lý thuyết Điều dẫn đến hàng lọat thí nghiệm với hợp chất chloro hữu chloride vô (NaCl) khơng có vật chất hữu bổ sung Kết cho thấy khỏang 40-50% chất chloride bị gắn kết vào mẫu matrix Công nghệ MCD xử lý đất nhiễm chất độc hữu bền vững 14 Bùi Xuân An – Khoa Môi trường Tài nguyên, ĐH Nông Lâm TPHCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 Khơng có chứng hình thành chloride vô hay hữu dễ bay (thật chất với mẫu NaCl nghiền thạch anh khơ khó mà hình dung sản phẩm thu được) Các nghiên cứu XRF hỗn hợp đựơc nghiền cho thấy tượng tương tự Kẽm, đồng, magnesium, oxit chì, sodium hydroxide (xút) nghiền thạch anh cho thấy gắn kết tương tự vật chất nghiền phân tích Các nghiên cứu kích thước mảnh khống cho thấy trình nghiền trước tiên liên quan đến tách vỡ Tuy nhiên, kích thước mảnh khóang xuống khỏang 100-1000 nm, trình kết tụ - tách vỡ động học bắt đầu Tại điểm cân bằng, vật liệu kim lọai bị gắn kết giải phóng cục từ khối liên kết Dựa kết động lực học cho chất hữu nghiên cứu khác cho thấy hỗn hợp DDT nghiền tiêu thụ chất DDT đến 16 sau trình nghiền kết thúc, chúng tơi tin q trình tương tự giúp bẫy cục ổn định gốc Tóm tắt Q trình phân hủy Cơ-Hóa (MCDTM) dựa tách vỡ khóang chất máy nghiền bi lượng cao Các bề mặt khóang bị vỡ có điện tử không ghép cặp (các gốc) phản ứng với phân tử chất trung gian để phân hủy chúng Trong phản ứng Cơ-Hóa khó quan sát trình phân hủy thực phức tạp, khả ứng dụng chúng việc phân hủy chất gây ô nhiễm môi trường lại vô đơn giản Tốc độ phản ứng gần chu kỳ bán rã chất Tùy vào điều kiện, chất hữu phân hủy carbon, methane, carbon dioxide, carbon monoxide, hydrogen nước Chất chứa halogen phân hủy thành chất hữu halides Đối với chất thạch anh, q trình nghiền cịn kết nối ngun tố vào chất nghiền Phát triển công nghệ Một số cơng ty hình thành với mục đích phát triển cơng nghệ quy mơ cơng nghiệp Các công ty hoạt động với nhiều dự án nước công nghiệp phát triển Mỹ, Nhật, New Zealand đồng thời mở rộng sang nước phát triển Điển hình như: Environmental Decontamination Ltd (EDL) Mr Bryan Black PO Box 58-609 Greenmount Auckland New Zealand Email: bryan@manco.co.nz Công nghệ MCD xử lý đất nhiễm chất độc hữu bền vững 15 Bùi Xuân An – Khoa Môi trường Tài nguyên, ĐH Nông Lâm TPHCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 18/06/2010 – 20/06/2010 Workshop on Environment and Sustainable Development, Con Dao National Park, 18th – 20th June 2010 Tribochem Mr Volker Birke Georgstrasse 14 D-31515 Wunstdorf Germany Email: birke@tribochem.com Kết luận Công nghệ phân hủy chất nhiễm hữu bền vững có số ưu điểm so với cơng nghệ trước Nó nghiên cứu phát triển quy mô cơng nghiệp số nước Cần có số nghiên cứu ứng dụng nước phát triển Việt Nam Tài liệu tham khảo 10 11 12 Bellingham Tristan 2007 The mechanochemical remediation of persistent organic pollutants and other organic compounds in contaminated soils, PhD thesis AUT, New Zealand CMPS&F - Environment Australia, Appropriate Technologies for the Treatment of Scheduled Wastes, Review Report Number - November 1997 Easton J, 2001, 3052 Final Report: Treatment Trials for Organochlorine Contaminated Soil Hall A., et al., 1996, Mechanochemical reactions of DDT with calcium oxide, Environmental Science and Engineering, 30(12), pp 3401-7 Hart R, 2000, Mechanochemistry of chlorinated aromatic compounds , PhD Thesis, Department of Chemistry, University of Western Australia, Perth HCB Environmental Impact Statement, Alternative Technologies Assessment Section 4, URS Australia, Pty Ltd, 17 July 2001 Heineke G, 1984, Tribochemistry, Berlin, Carl Hanser Publishing http://www.tribochem.de/projects/1996/index.html (December 2002) Robertson J 2008, Mecano-Chemical Destruction - an Introduction Seminar on “EDL MCD Technology for Soil Remediation” at the New Zealand Embassy in Hanoi 18 Nov 2008 Rowlands, et al., 1994, Destruction of toxic materials, Nature, 367(6460), p 223 Volker Birke 2001 Economic and ecologically favourable destruction of polyhalogenated pollutants using the DCMR* - technology, Volker Birke, Tribochem, Forum Book, 6th International HCH And Pesticides Forum, 20-22 March 2021, Poznan, Poland Volker Birke 2002 Reductive Dehalogenation of Recalcitrant Polyhalogenated Pollutants Using Ball Milling, Volker Birke, University of Applied Sciences North-East Lower Saxony, Suderburg, Germany, The Third Conference on “Remediation of Polychlorinated and Recalcitrant Compounds”, Monterey, May 20-24th 2002 Công nghệ MCD xử lý đất nhiễm chất độc hữu bền vững 16 Bùi Xuân An – Khoa Môi trường Tài nguyên, ĐH Nông Lâm TPHCM ... hóa lỏng hạt khống chất với lượng lớn hạt điện tử (gốc tự vô cơ) ion bề mặt chúng Công nghệ MCD xử lý đất nhiễm chất độc hữu bền vững Bùi Xuân An –... Công nghệ MCD xử lý đất nhiễm chất độc hữu bền vững Bùi Xuân An – Khoa Môi trường Tài nguyên, ĐH Nông Lâm TPHCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn... Công nghệ MCD xử lý đất nhiễm chất độc hữu bền vững Bùi Xuân An – Khoa Môi trường Tài nguyên, ĐH Nông Lâm TPHCM Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn