Cũng như khắp nơi trên thế giới, tại Việt Nam, thị trường sản phẩm tẩy rửa nói chung và bột giặt nói riêng đang ngày một phát triển, đa dạng và phong phú. Đi kèm với kết quả đó là một lượng lớn nước thải chứa các chất hoạt động bề mặt, chất tẩy trắng, các chất tăng bọt, ... từ các nhà máy sản xuất bột giặt đang được thải ra môi trường. Trong các thành phần trên thì chất hoạt động bề mặt là đáng quan tâm hơn cả. Hiện nay LAS (Linear alkyl benzene sulphonate – hình 1.6) được biết đến như một họ chất anion hoạt động bề mặt ứng dụng rộng rãi trong công nghệ sản xuất bột giặt bởi giá thành thấp, tính linh hoạt và ổn định trong thời gian dài.
Hình 1.6: Con đường phân hủy sinh học của LAS
LAS là một chất rắn ở nhiệt độ thường với điểm nóng chảy khoảng 198,5oC. Điểm sôi của LAS không được xác định bởi thực nghiệm do sự phân hủy bắt dầu ở 444oC. LAS có áp suất hơi thấp (theo tính toán là 3–5 x 10-13 Pa). LAS tan trong nước với nồng độ mixen tới hạn là 0,1 g/L và tạo thành dung dịch trong suốt với nước ở nồng độ lên đến 250 g/L. LAS có khả năng phân hủy sinh học rất tốt, có thể phân hủy lên đến
99%. Tuy nhiên, chỉ có 77 – 82% LAS được loại bỏ ra khỏi nước thải bằng phương pháp xử lý sinh hóa. Các sản phẩm trung gian ban đầu của quá trình phân hủy LAS là sulfophenyl carboxylat (SPCs) và có thể phân hủy xa hơn nữa để tạo thành CO2, HSO3-
và nước. Tuy nhiên, quá trình phân hủy sâu hơn bởi sulfophenylcarboxylat là rất khó khăn. SPCs rất bền. SPCs có thể được tìm thấy trong nước thải và nước mặt ở những khu vực chúng phân tán. Điều này gây ra những tác động xấu đối với môi trường.
Sự có mặt của LAS trong nhiều chất tẩy rửa gia dụng làm tăng khả năng tiếp xúc khác nhau của người tiêu dùng với họ chất này bao gồm tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp qua da, qua hô hấp, qua ăn uống, ... Việc tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp qua da cũng như do hít thở và ăn uống ước tính là 34,6 mg/kg trọng lượng cơ thể/ngày. LAS nguyên chất gây kích ứng da và mắt. Khả năng gây kích ứng da của dung dịch LAS phụ thuộc vào nồng độ LAS trong dung dịch. Thông thường, LAS được thải ra môi trường ở nồng độ nhỏ nên không gây các tác động kích ứng da và khó chịu cho mắt khi tiếp xúc. Tuy nhiên, nó lại có những tác động đáng kể đến đời sống vi sinh vật và sức khỏe con người trong một thời gian dài tiếp xúc. Đối với con người, LAS có thể gây ra các hiệu ứng phát triển bất thường hoặc dị tật ở thai nhi, tác động đến thận, gây biến đổi các thông số hóa sinh, gây tiêu chảy, ... Chính vì vậy, việc nghiên cứu loại bỏ LAS cũng như SPC ra khỏi thành phần nước thải đã thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới.
Hosseini và Borghei [76] đã nghiên cứu phương pháp vi sinh, sử dụng bùn hoạt tính, để loại bỏ LAS ra khỏi nước thải công nghiệp. Kết quả cho thấy, 80% các chất tẩy rửa bị phân hủy bởi quá trình này.
Evrim Yüksel và cộng sự [77] đã sử dụng phương pháp keo tụ điện hóa trong sự có mặt của H2O2 để loại bỏ các chất hoạt động bề mặt có trong nước thải công nghiệp tẩy rửa. Trong công trình này, nhóm tác giả đã lựa chọn Fe làm vật liệu cho điện cực anot, đồng thời khảo sát sự ảnh hưởng của pH, nồng độ H2O2, mật độ dòng, thời gian điện phân, ... đến hiệu quả xử lý. Kết quả cho thấy, tại pH = 5, thời gian điện phân 10 phút, mật độ dòng 50 mA/cm2, nồng độ NaCl 1,5 g/l, phương pháp này cho phép loại bỏ 86,1% các chất hoạt động bề mặt ra khỏi nước thải ô nhiễm.
Một phương pháp khác cũng được Hassan và các cộng sự [78] nghiên cứu đó là dựa vào quá trình oxy hóa nâng cao của hệ fenton để loại bỏ LAS ra khỏi nước thải. Để đánh giá khả năng xử lý của phản ứng fenton người ta tiến hành khảo sát nồng độ của LAS tại các giá trị 0,1x 10-3 mol/lít, 0,25 x 10-3 mol/lít và 0,5 x 10-3 mol/lít. Các thực nghiệm được tiến hành ở nhiệt độ 30oC, khuấy 125 vòng/phút, thời gian phản ứng kéo dài 90 phút, pH ban đầu duy trì bằng 3. Tương ứng với ba giá trị nồng độ của LAS, phần trăm TOC (total organic cacbon) bị loại bỏ tương ứng là 82%, 64% và 49%. Kết quả này cho thấy, khi nồng độ LAS càng thấp thì hiệu quả loại bỏ TOC càng cao. Nghiên cứu này cũng chỉ ra rằng, khi thêm natri benzoat, gốc HO* sẽ bị ức chế và làm chậm quá trình oxy hóa.
Một cách tiếp cận khác trong việc loại bỏ LAS, đó là sử dụng những vật liệu có diện tích bề mặt lớn, có khả năng hấp phụ LAS trong nước thải. Silvio và cộng sự [79]
đã nghiên cứu sử dụng vật liệu zeolit biến tính bằng CTAB (cetyl trimethyl ammonium bromide) để hấp phụ LAS. Kết quả cho thấy, zeolit thông thường không hấp phụ hiệu quả LAS, trong khi đó zeolit biến tính bằng CTAB (ký hiệu ZMS), hấp phụ tốt LAS và có khả năng hấp phụ tối đa đạt 30,7 mg/g.
Tác giả Mehrvar và các cộng sự [80] đã sử dụng xúc tác quang hóa để phân hủy LAS trong nước thải ô nhiễm. Trong nghiên cứu này Degussa P25 TiO2 và Hombiak UV 100 TiO2 đã được lựa chọn nghiên cứu. Đối với dung dịch LAS nồng độ 100 g/l, lượng Degussa P25 TiO2 cần sử dụng là 0,4 g/l, còn đối với Hombiak UV 100 TiO2 là 0,2 g/l. Kết quả cho thấy hoạt tính quang hóa của Degussa P25 TiO2 cao hơn so với Hombiak UV 100 TiO2. Đồng thời, nghiên cứu này cũng đã khảo sát việc kết hợp cả hai loại xúc tác trên cũng như sử dụng Degussa P25 TiO2 với 600 mg/L H2O2 cùng với ánh sáng tử ngoại có bước sóng 254 nm hoặc 365 nm để xử lý LAS trong nước thải. Tuy nhiên, hiệu quả của các phương pháp kết hợp này không cao.
Năm 2010, Yeyen Maryani và các cộng sự [81] đã nghiên cứu sử dụng hệ xúc tác quang hóa TiO2/SiO2 để phân hủy LAS và ABS trong nước thải. TiO2 được đưa lên bề mặt SiO2 bằng phương pháp nhúng. Các thiết bị phản ứng sử dụng hệ thống đèn thủy
ngân 125W (300 – 400 nm) hoạt động trong 5h tại pH = 5. Nghiên cứu này chỉ ra rằng 84,98% LAS bị phân hủy bởi Degussa P25 TiO2 (100% TiO2), trong khi đó hệ TiO2/SiO2 loại bỏ được 65,45% trong khi chỉ sử dụng 1,6% TiO2. Nghiên cứu này đã đưa lại những tín hiệu khả quan trong việc sử dụng vật liệu xúc tác quang hóa nói chung và TiO2 nói riêng trong việc loại bỏ LAS ra khỏi nước thải ô nhiễm