Tẩy gỉ là cơng đoạn xử lý bề mặt rất quan trọng trong quy trình gia cơng thép. Lớp gỉ bao gồm các hợp chất FeO, Fe3O4, Fe2O3 cĩ thể dày đến 0,01 - 0,1 mm, thường được xử lý bằng các dung dịch axit sunfuric H2SO4 hoặc axit clohidric HCl. Thơng thường HCl được sử dụng phổ biến hơn do cĩ tốc độ hịa tan gỉ nhanh hơn. Dung dịch tẩy gỉ sau khi sử dụng một thời gian sẽ cĩ hàm lượng sắt ngày càng tăng lên và độ axit sẽ giảm đi làm suy giảm hiệu quả tẩy gỉ, đến một lúc nào đĩ thì phải thải bỏ.
Lượng dung dịch tẩy gỉ thải bỏ của các nhà máy gia cơng thép rất lớn. Trung bình khi sản xuất 1 tấn ống thép tráng kẽm sẽ thải ra mơi trường khoảng 4 kg Fe dưới dạng FeCl2 trong dung dịch tẩy gỉ. Hàm lượng FeCl2 trong dung dịch tẩy gỉ khoảng 70-100 gFe/L, pH rất thấp, dưới 0,1, do đĩ dung dịch tẩy gỉ bị xếp vào loại chất thải nguy hại [34], cần phải được xử lí để đáp ứng tiêu chuẩn nước thải đầu ra (pH phải nằm trong khoảng 6 - 9, hàm lượng sắt là 3 mg/L). Phương pháp xử lí phổ thơng nhất thường là trung hịa bằng vơi sống (CaO) hoặc các tác nhân kiềm rẻ tiền
khác rồi thải bỏ. Dung dịch tẩy gỉ tuy khơng cĩ giá trị cao nhưng là chất thải độc hại, việc xử lí như vậy sẽ phát sinh thêm chi phí và sinh ra lượng bùn lớn, tiềm ẩn nguy cơ ơ nhiễm nước ngầm do rị rỉ kim loại nặng. Khoảng chục năm trở lại đây, các nhà khoa học bắt đầu nghiên cứu các phương pháp khác nhau nhằm thu hồi và tái sử dụng dung dịch tẩy gỉ: sử dụng màng trao đổi anion, điện phân, tách màng, kết tủa chọn lọc. Các nghiên cứu này cho phép giảm xả thải các chất độc hại trực tiếp ra mơi trường, thu hồi và tái sử dụng axit, các muối và oxit sắt Fe2O3, tuy nhiên các sản phẩm cĩ giá trị rất hạn chế, phần nào làm giảm tính hiệu quả và phạm vi áp dụng thực tế [35-37].
Nghiên cứu tái sử dụng dung dịch tẩy gỉ thải bỏ thành vật liệu cĩ giá trị, ví dụ như oxit sắt từ kích thước nano, mới chỉ được cơng bố bởi Tang và cộng sự năm 2009 [38]. Các tác giả đã thực hiện phản ứng tổng hợp oxit sắt từ nano từ dung dịch tẩy gỉ theo sơ đồ như trình bày trên hình 1.3. pH của mơi trường phản ứng được giữ ở pH 13 và điều chỉnh bằng dung dịch NaOH. Tỷ lệ mol giữa Fe(III)/Fe(II) được điều chỉnh và giữ ở tỷ lệ 2:1 bằng cách cho thêm tác nhân oxy hĩa NaClO4, cĩ tác dụng oxy hĩa Fe(II) trong dung dịch tẩy gỉ thành Fe(III). Phản ứng thực hiện ở nhiệt độ 75oC trong bể siêu âm với tần số 40 kHz. Kết quả phân tích XRD và TEM đã chứng minh cấu trúc và hình thái của sản phẩm thu được chính là Fe3O4, kích thước 13-23 nm, độ kết tinh cao. Kết quả đo từ hĩa cho thấy vật liệu cĩ tính chất siêu thuận từ, từ độ bão hịa đạt 67,77 emu/g.
Hình 1.3: Sơ đồ quá trình tổng hợp nano Fe3O4 từ dung dịch tẩy gỉ [38].