MỞ ĐẦU Công nghiệp dệt nhuộm là một trong những ngành lớn và lâu đời ở Việt Nam. Do đặc thù sản xuất, ngành công nghiệp này tiêu thụ một lượng rất lớn nước và cũng tạo ra một lượng nước thải công nghiệp dệt nhuộm tương ứng từ các bước khác nhau trong quá trình nhuộm màu và hoàn thiện sản xuất. Nước thải này có độ kiềm, độ màu và hàm lượng các chất hữu cơ, chất rắn độc hại rất cao do sử dụng rất nhiều loại hóa chất trong quy trình sản xuất. Ngoài ra một số thuốc nhuộm còn có tính chất độc hại khi chúng thâm nhập vào thức ăn, nguồn nước sinh hoạt, là tác nhân gây ung thư khi con người tiếp nhận các nguồn trên.
Ở mỗi quốc gia, trong đó có Việt Nam, việc xử lý các thành phần gây ô nhiễm này tới hàm lượng cho phép là điều bắt buộc trước khi nguồn nước thải được đưa trở lại tự nhiên. Để giải quyết vấn đề này có rất nhiều kỹ thuật khác nhau để làm sạch nguồn nước như hấp phụ, lắng đọng, thẩm thấu ngược, trao đổi ion, điện hóa, màng lọc, bốc hơi, oxi hóa [1,2]…vv. Trong đó, hấp phụ là một kỹ thuật được sử dụng rộng rãi mang lại hiệu quả cao để loại bỏ các ion kim loại nặng, chất màu hữu cơ và các vi khuẩn gây bệnh từ nước. Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ nano có giá thành thấp đã thu hút được sự quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học trong các lĩnh vực ứng dụng khác nhau, trong đó phải kể đến lĩnh vực xử lý môi trường bị ô nhiễm.
Đã có nhiều công bố chỉ ra rằng chất lượng của nước được cải thiện bằng cách sử dụng các hạt nano, màng lọc nano [3,4], vv…. Nghiên cứu cho thấy [5], khi các hạt oxit sắt từ Fe3O4 có kích thước nhỏ hơn 30 nanomet thường có diện tích bề mặt lớn, thể hiện tính chất siêu thuận từ, có độ ổn định hóa học cao, dễ dàng tổng hợp, ít độc hại. Đây là những tính chất rất hữu ích trong việc tách các ion kim loại nặng, chất màu hữu cơ. Tuy nhiên, các hạt nano oxit sắt từ Fe3O4 dễ bị oxi hóa trong không khí và kết tụ lại trong hệ thống nước [6].
Do đó, việc chức năng hóa bề mặt của các hạt nano oxit sắt từ Fe3O4 để ổn định bề mặt là điều rất cần thiết. Các nghiên cứu chỉ ra rằng việc chức năng hóa bề mặt các hạt nano từ bằng cách nhóm chức hữu cơ như thiol, carboxymethyl-β-cyclodextrin, polyethylenimine, dendrimer, amino, axit salicylic [7,8] để xử lý môi trường nước thường cho hiệu quả hấp phụ các ion kim loại nặng và chất màu hữu cơ không cao, không mang lại hiệu quả về kinh tế. Để khắc phục nhược điểm này, các nhà nghiên cứu đã tìm cách kết hợp vật liệu nano 1 c với than sinh học. Ưu điểm của than sinh học là vật liệu có giá thành thấp, với nguồn nguyên liệu ban đầu dồi dào có thể tận dụng từ các phế phẩm từ nông, công nghiệp.
Than sinh học có đặc điểm như: cấu trúc xốp, diện tích bề mặt lớn, có khả năng gắn kết với nhiều nhóm chức, thân thiện với môi trường, do đó có tiềm năng trong xử lý nguồn nước bị ô nhiễm. Đặc biệt, bằng cách kết hợp than sinh học với vật liệu nano như oxit sắt từ làm tăng khả năng hấp phụ các ion kim loại nặng, chất màu hữu cơ và dễ dàng tái sử dụng bằng cách sử dụng một từ trường ngoài [9–11]. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đề xuất thực hiện đề tài luận văn “Nghiên cứu chế tạo vật liệu tổ hợp cấu trúc nano Fe3O4 - than sinh học để xử lý hấp phụ thuốc nhuộm màu”.