I. Vật liệu tự nhiên và ứng dụng trong xử lý nước
Nghiên cứu tập trung vào việc chế tạo các vật liệu tự nhiên như cellulose từ bã mía và cellulose acetate để ứng dụng trong xử lý nước. Các vật liệu này được đánh giá cao nhờ khả năng phân hủy sinh học và thân thiện với môi trường. Quá trình chiết tách cellulose từ bã mía được thực hiện qua nhiều bước, bao gồm xử lý hóa học và tinh chế. Kết quả cho thấy cellulose thu được có độ tinh khiết cao, phù hợp để chế tạo màng lọc. Công nghệ xử lý nước sử dụng các vật liệu này hứa hẹn mang lại hiệu quả cao trong việc loại bỏ tạp chất và vi sinh vật gây bệnh từ nước lũ, biến nó thành nước sinh hoạt an toàn.
1.1. Chiết tách cellulose từ bã mía
Quy trình chiết tách cellulose từ bã mía bao gồm ba bước chính: xử lý sơ bộ, loại bỏ lignin và tinh chế cellulose. Kết quả phân tích thành phần hóa học cho thấy cellulose thu được có hàm lượng lignin thấp và độ tinh khiết cao. Phổ FT-IR và giản đồ XRD xác nhận cấu trúc tinh thể của cellulose, đảm bảo tính ổn định và hiệu quả khi sử dụng trong hệ thống lọc nước.
1.2. Tổng hợp cellulose acetate
Cellulose acetate được tổng hợp từ cellulose thông qua quá trình acetyl hóa. Độ thay thế (DS) của cellulose acetate được xác định bằng phương pháp phổ NMR, cho thấy giá trị DS từ 2.60 đến 2.81. Các mẫu cellulose acetate này được sử dụng để chế tạo màng lọc, với khả năng loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm và kim loại nặng từ nước lũ.
II. Công nghệ xử lý nước lũ thành nước sinh hoạt
Nghiên cứu đề xuất một giải pháp xử lý nước hiệu quả bằng cách kết hợp tiền xử lý keo tụ và hệ thống lọc nước sử dụng màng cellulose acetate. Dịch chiết từ hạt chùm ngây được sử dụng làm chất keo tụ, giúp loại bỏ các hạt lơ lửng và vi sinh vật gây bệnh. Sau đó, nước được xử lý qua màng lọc để loại bỏ kim loại nặng như Cr(VI) và Pb(II). Kết quả cho thấy hiệu suất lọc đạt trên 90%, đáp ứng tiêu chuẩn nước sạch theo QCVN 01-1:2018/BYT.
2.1. Keo tụ bằng dịch chiết chùm ngây
Dịch chiết từ hạt chùm ngây được sử dụng làm chất keo tụ trong quá trình tiền xử lý nước lũ. Thí nghiệm xác định thể tích tối ưu và tốc độ khuấy để đạt hiệu quả keo tụ cao nhất. Kết quả cho thấy, với thể tích dịch chiết 5 mL và tốc độ khuấy 150 rpm, độ đục của nước giảm từ 430 FTU xuống còn dưới 10 FTU sau 30 phút lắng.
2.2. Lọc bằng màng cellulose acetate
Màng cellulose acetate được chế tạo và biến tính bằng nano MnO2 và Ag/MnO2 để tăng khả năng hấp phụ kim loại nặng. Kết quả thử nghiệm cho thấy màng CA/PDA-Ag/MnO2 có hiệu suất loại bỏ Cr(VI) và Pb(II) lần lượt là 95% và 98%. Màng cũng thể hiện khả năng tái sử dụng tốt, duy trì hiệu suất lọc sau nhiều chu kỳ.
III. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Nghiên cứu này không chỉ đóng góp vào việc phát triển công nghệ xanh mà còn mang lại giải pháp thiết thực cho vấn đề quản lý nước ở các vùng thường xuyên bị lũ lụt. Việc sử dụng vật liệu tự nhiên và công nghệ xử lý nước tiên tiến giúp giảm thiểu chi phí và bảo vệ môi trường. Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng rộng rãi trong các hệ thống cấp nước sinh hoạt tại các khu vực nông thôn và vùng sâu vùng xa.
3.1. Đóng góp khoa học
Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của việc sử dụng vật liệu tự nhiên như cellulose và cellulose acetate trong xử lý nước. Các kết quả phân tích cấu trúc và tính chất vật liệu cung cấp cơ sở khoa học vững chắc cho việc phát triển các công nghệ lọc nước mới.
3.2. Ứng dụng thực tiễn
Giải pháp xử lý nước lũ thành nước sinh hoạt được đề xuất có thể áp dụng ngay tại các địa phương thường xuyên bị lũ lụt. Việc sử dụng dịch chiết chùm ngây và màng lọc cellulose acetate giúp giảm chi phí và tăng tính bền vững trong quản lý tài nguyên nước.
