Việt Nam sáng chế thành công vật liệu nano từ tính hấp thụ arsen trong nước sinh hoạt

Hiện nay, các nguồn nước sinh hoạt được khai thác chủ yếu từ nguồn nước ngầm và một số ít từ nước mặt thông qua các nhà máy xử lý nước. Nguồn nước cấp cho nhà máy xử lý, đối với nước ngầm người ta phải lựa chọn những mũi khoan từ những túi nước chất lượng tốt không có mặt hoặc rất ít arsen, với nước mặt lấy từ các sông, hồ khó tránh khỏi sự ảnh hưởng của các yếu tố dư lượng, vi lượng độc hại.

Mặt khác, do sự hạn chế về kinh phí nên việc đầu tư các công trình, hệ thống cấp nước sạch hiện nay mới đủ đáp ứng nhu cầu nước sạch cho các thành thị, khu vực đông dân cư. Phần lớn các khu vực nông thôn, kể cả những nơi bị ô nhiễm arsen người dân đang phải thu nhận nước sinh hoạt từ các giếng khoan.

Với mục đích chế tạo tổ hợp vật liệu nano có khả năng hấp phụ arsen với dung lượng cao, có thể được sử dụng trực tiếp để hấp phụ arsen hiệu quả, và tạo ra sản phẩm đồng đều, kích thước nano với giá thành thấp, TS. Vũ Thế Ninh và các cộng sự Viện Khoa học vật liệu thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã bắt tay vào nghiên cứu đề tài "Phương pháp sản xuất vật liệu nano oxit perovskit LaMn0,7Fe0,3O3 có từ tính dùng để hấp phụ arsen từ nguồn nước sinh hoạt bị ô nhiễm và vật liệu thu được bằng phương pháp này”.

Kết quả, nhóm nghiên cứu đã chế tạo được vật liệu nano oxit perovskit LaMn1- xFexO3 không những có từ tính mà còn có dung lượng hấp phụ arsen cao hơn các loại vật liệu hấp phụ khác đang được ứng dụng hiện nay. Từ đó, có thể sử dụng trực tiếp vật liệu này để xử lý ô nhiễm arsen với hiệu quả vượt trội.

Nhóm tác giả đã chế tạo vật liệu nano oxit perovskit LaMn1-xFexO3 đi từ tiền chất là muối nitrat kim loại tương ứng và PVA với các bước tiến hành được xác định cụ thể, rõ ràng cho sản phẩm có chất lượng ổn định.

Phương pháp sản xuất với trang thiết bị và cách thức tiến hành đơn giản, từ đó có thể dễ dàng đầu tư xây dựng dây chuyền sản xuất. Mặt khác, với nguồn nguyên liệu từ các nguồn tài nguyên sẵn có ở Việt Nam như: La là một sản phẩm phụ của công nghệ phân chia đất hiếm, Mn và Fe lấy từ các mỏ hoặc nguồn bùn thải các nhà máy nước, nên giá thành sản xuất sản phẩm oxit perovskit LaMn1-xFexO3 phù hợp để ứng dụng trên diện rộng.

Theo TS Vũ Thế Ninh, vật liệu hấp phụ nano perovskit LaMn1-xFexO3 có từ tính và cho phép tiếp xúc trực tiếp các hạt nano từ tính với các chất ô nhiễm như: ion kim loại, chất hữu cơ và sinh học từ nước sinh hoạt và nước thải.

Sau hấp phụ, sử dụng lực từ trường tách riêng vật liệu hấp phụ có từ tính để sử dụng cho các quá trình xử lý tiếp theo nên không phát sinh chất ô nhiễm thứ cấp. Do đó, kỹ thuật dựa trên nguyên tắc tách từ sẽ nhanh, đơn giản hơn và tiết kiệm chi phí so với các công nghệ cạnh tranh khác như kết tủa hóa học, phân hủy bằng tác nhân và lọc màng.

Khai thác ưu điểm này của vật liệu, các tác giả đã chứng minh được rằng vật liệu này có thể sử dụng trực tiếp để loại bỏ arsen từ dung dịch mà không cần dùng chất mang và thu hồi vật liệu sau hấp phụ bằng lực từ trường. Điều này mang lại hiệu quả sử dụng vật liệu rất cao và quy mô áp dụng loại bỏ arsen trong môi trường nước bị ô nhiễm không bị hạn chế.

Vật liệu hấp phụ bão hòa có thể dễ dàng tái sinh để sử dụng lại hay chôn lấp (vì thể tích vật liệu nhỏ mà dung lượng hấp phụ cao) để tránh được sự phát thải nguồn ô nhiễm thứ cấp, điều mà hiện nay hầu hết các vật liệu không có khả năng.

Từ đây, có thể thu hồi arsen (có thể cả kim loại nặng và dư lượng độc hại khác) bị phát thải ra môi trường từ nhiều nguồn nước khác nhau, giúp cải thiện môi trường sống cho sự phát triển bền vững và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Với những giá trị hữu ích mang lại, "Phương pháp sản xuất vật liệu nano oxit perovskit LaMn0,7Fe0,3O3 có từ tính dùng để hấp phụ arsen từ nguồn nước sinh hoạt bị ô nhiễm và vật liệu thu được bằng phương pháp này” đã được Cục Sở hữu trí tuệ cấp Bằng độc quyền sáng chế số 1-0028457 cho TS. Vũ Thế Ninh và các cộng sự Viện Khoa học vật liệu ngày 25/5/2021.