Cơ chế xử lý đất ô nhiễm Pentaclorophenol bằng nano sắt và lưỡng kim loại paladi-sắt
Đề tài nghiên cứu nhằm ứng dụng nano sắt (nZVI) và lưỡng kim loại paladi-sắt (nPd-Fe) để khảo sát hiệu quả loại bỏ Pentaclorophenol (PCP) và cơ chế phản ứng khử clo (dechlorination).
Ảnh minh họa
Nhóm nghiên cứu gồm tác
giả Bùi Cách Tuyến (Tổng cục Môi trường – Bộ Tài nguyên và Môi trường) và cộng
sự Nguyễn Thanh Điền (Viện Nghiên cứu Công nghệ Sinh học và Môi trường, Đại học
Nông lâm Tp. Hồ Chí Minh) đồng thực hiện.
Pentaclorophenol (PCP)
thường được sử dụng trong các chế phẩm nông nghiệp và công nghiệp như thuốc trừ
sâu, thuốc diệt cỏ và chất bảo quản gỗ. Tuy nhiên, do độc tính cao và khó phân
hủy trong môi trường, PCP bị liệt vào danh sách cấm sử dụng ở hầu hết các quốc
gia (trong đó có Việt Nam).
Trong nghiên cứu, nano sắt
(ZVI) và nano paladi (Pd-ZVI) được sử dụng để khảo sát hiệu quả loại bỏ PCP
trong đất với những liều lượng và thời gian phản ứng khác nhau; đề nghị cơ chế
phản ứng khử của mỗi vật liệu; và đề xuất phương pháp hiệu quả để xử lý bền
vững PCP trong môi trường đất.
Với vật liệu là đất nhiễm
PCP được chuẩn bị bằng cách thêm 50 mg/kg dung dịch PCP trong axeton vào đất.
Để xác định nồng độ PCP trong mẫu đất, 2g đất nhiễm PCP được đưa vào hệ thống
chiết Soxhlet và sau đó được phân tích bởi hệ thống GC/MS. Nồng độ PCP trung
bình trong những mẫu đất đo được là 85±5,7
ppm.
Các thí nghiệm thực hiện
với mô hình thu nhỏ được tiến hành trong một bình phản ứng thể tích 25 ml với
nắp cao su đậy kín. Những liều lượng khác nhau từ 200mg đến 60mg dung dịch nZVI
và nPd/ZVI được cho vào bình phản ứng có sẵn 2g đất nhiễm PCP, sau đó 3ml nước
khử cất khử oxy được cho vào bình. Sau cùng những bình này được sụt khí N2 để
tạo môi trường kỵ khí (anaerobic) nhằm tăng cường khả năng khử clo của vật liệu
nano. Tất cả các bình phản ứng được đưa vào máy lắc vận hành ở tốc độ 100
vòng/phút.
Kết quả nghiên cứu chỉ ra
rằng sử dụng nZVI cho hiệu quả loại bỏ PCP cao nhưng hầu hết dư lượng PCP hấp
thụ trên bề mặt nZVI. Trong khi đó, bằng việc sử dụng liều 600mg dung dịch
nPd-ZVI, 90,4% hiệu quả loại bỏ PCP đạt được với hiệu quả khử PCP và 70%. 70%
hiệu quả khử PCP bằng sử dụng nPd-ZVI cao hơn rất nhiều so với 4% hiệu quả khử
PCP bằng nZVI. Thêm vào đó, sản phẩm cuối cùng của quá trình khử PCP bằng sử
dụng nPd-ZVI là phenol. Điều này chứng tỏ độc tố PCP trong môi trường đã được
xử lý gần như triệt để. Những kết quả từ quá trình sử dụng lưỡng kim loại
paladi-sắt có thể đề nghị cho xử lý ô nhiễm PCP trong đất trong thực tế.