MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài: Nước có vai trò hết sức quan trọng đối với con người và hầu hết các sinh vật sống trên trái đất. Đây là một trong những nguồn tài nguyên vô cùng quý giá cho mọi sự sống và phát triển. Nước mang rất nhiều lợi ích cho sức khoẻ, là nguyên liệu trong các hoạt động sản xuất công nghiệp và sản xuất nông nghiệp. Hiện nay, các hoạt động sản xuất công nghiệp đang ngày càng phát triển kéo theo việc thải ra môi trường một lượng nước thải lớn, nếu không có biện pháp xử lý kịp thời sẽ dẫn đến ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng.
Trong nước thải có nhiều yếu tố gây hại như kim loại nặng, hạt vi nhựa, ô nhiễm hạt vi nhựa phần lớn do quá trình sản xuất nhựa có quy mô lớn, những hạt nhựa này khi sản xuất có thể bị thất thoát ra ngoài và trong quá trình vận chuyển. Có một số giải pháp được đưa ra là các nhà sản xuất nhựa hạn chế làm thất thoát nhựa ra môi trường. Nhưng giải pháp này không thể xử lý triệt để vi nhựa có lẫn trong nước. Vì vậy, để giải quyết mối nguy hại này, cần phải tận dụng nguồn nguyên liệu có sẵn để tổng hợp ra vật liệu ứng dụng để xử lý vi nhựa.
Để giảm bớt lượng vi nhựa đó trong nguồn nước, đề tài “Nghiên cứu tổng hợp và sử dụng lưu chất có từ tính (Ferrofluid) từ dầu vỏ hạt điều và ứng dụng vào xử lý vi nhựa trong nước bề mặt” với mong muốn tận dụng dầu vỏ hạt điều làm chất hoạt động bề mặt góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả xử lý vi nhựa trong nước bề mặt. Mục tiêu nghiên cứu: Tổng hợp và sử dụng lưu chất có từ tính (ferrofluid) từ dầu vỏ hạt điều, có khả năng thu hồi và tái sử dụng, được sử dụng để hấp phụ trong quá trình xử lý vi nhựa trong nước bề mặt, nhằm góp phần bảo vệ môi trường, tái tạo nguồn nhiên liệu sẵn có. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Tổng hợp và sử dụng lưu chất có từ tính (ferrofluid) từ dầu vỏ hạt điều và ứng dụng vào xử lý vi nhựa trong nước bề mặt. Nội dung nghiên cứu: - Tổng hợp hạt nano từ tính CoFe2O4 - Làm giàu OH trên hạt nano từ tính thu được CoFe2O4-(OH)n - Tổng hợp Sodium anacardate từ dầu vỏ hạt điều - Kết hợp CoFe2O4-(OH)n với Sodium anacardate thu được lưu chất có từ tính (Ferrofluid).
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: - Phương pháp mới này đưa ra với mục tiêu tận dụng được các nguồn nguyên vật liệu sẵn có trong tự nhiên để tổng hợp ra được vật chất để ứng dụng trong xử lý vi nhựa. - Góp phần giảm thiểu được nồng độ các chất hóa học có hại từ việc dùng chất hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên thay thế chất hấp phụ hóa học. 2 - Đề tài này thân thiện góp phần trong việc bảo vệ môi trường. - Phương pháp này đã tận tối đa nguồn nguyên vật liệu, chất thải trong quá trình sản xuất.
Nguồn tài nguyên nước Một trong những tài nguyên thiên nhiên đặc biệt quan trọng cho mọi sinh vật sống trên Trái Đất chính là tài nguyên nước. Nước là nguyên liệu của sự sống, của sản xuất. Trong tự nhiên, nước chiếm khoảng 70% đến 80% trọng lượng cơ thể sinh vật, nó tham gia vào mọi quá trình sống của sinh vật như quá trình trao đổi chất, vận chuyển chất dinh dưỡng, hấp thụ chất dinh dưỡng, các phản ứng tạo chất trong cơ thể sinh vật… Vì vậy, nước ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển và tiến hoá của sinh vật. Nước là yếu tố quyết định đến sự ổn định của môi trường sống và sự đa dạng của các hệ sinh thái trong tự nhiên.
Sự vận động của nước giữ cho các điều kiện sinh thái của mỗi vùng có tính ổn định tương đối, đây là cơ sở cho sự phát triển và tiến hoá của các loài. Quá trình này có vai trò to lớn trong việc góp phần đảm bảo sự trong lành và bền vững của môi trường sống. Đồng thời, nước đóng vai trò quan trọng đối với đời sống của con người, cụ thể, nước là nhu cầu thiết yếu sinh hoạt hằng ngày của con người , sản xuất nông nghiệp, sản xuất công nghiệp, nuôi trồng và chế biến thủy sản và các ngành dùng nước khác. Nước là điều kiện tiên quyết để phát triển thuỷ điện, giao thông đường thuỷ và duy trì môi trường sống cũng như sự sống cho muôn loài.
Do đó, việc thiếu nước sẽ làm cho con người gặp nhiều khó khăn cụ thể là điều kiện sống, các hoạt động sản xuất công nghiệp và nông nghiệp cũng ngày càng chậm phát triển. Ngược lại, dưới tác động gián tiếp của con người gây ra các hiện tượng lũ lụt, động đất, sóng thần thì nước là nguyên nhân làm tàn phá ruộng đồng, làng mạc, gây ra các tổn thất lớn cho con người, hạ tầng kỹ thuật. Bên cạnh đó, các khu dân cư, đô thị luôn được hình thành và phát triển bên cạnh các nguồn nước, nguồn nước cạn kiệt cũng đồng nghĩa với sự suy thoái của các khu dân cư và đô thị đó. Vì vậy, nước gắn liền với sự tồn tại, phát triển của con người và nó được coi như một tư liệu thiết yếu cho cuộc sống của con người.
Tài nguyên nước bao gồm tất cả các dạng tồn tại của nước trong thuỷ quyển (dạng tích tụ nước trong tự nhiên hay nhân tạo như biển, sông suối, ao hồ; mưa, tuyết, sông băng; dạng nước ngầm và các dạng tích tụ nước khác). Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, việc quản lý, bảo vệ, khai thác và sử dụng tài nguyên nước ngày càng hiện đại và đa dạng hơn. Trước đây con người chỉ biết khai thác nguồn nước trong phạm vi các ao, hồ, sông, suối để phục vụ cho những nhu cầu thiết yếu trong sinh hoạt và sản xuất đơn giản. Ngày nay, con người đã khoan sâu vào các tầng đất lấy nước ngầm, biến nước mặn thành nước ngọt để sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau.
Hơn nữa, trong tương lai gần, có thể băng, tuyết trên các núi cao và ở các vùng cực cũng sẽ trở thành nguồn tài nguyên nước có tiềm năng lớn cho con người. Nước là nguồn tài nguyên thiên nhiên có khả năng tái tạo cả về số lượng và chất lượng, tuy nhiên khả năng tái tạo của nước không phải là vô tận. Chu kỳ tái tạo và tồn tại của nước phụ thuộc vào dạng tồn tại của nó và các điều kiện tự nhiên, nó 4 không phụ thuộc vào các mong muốn chủ quan của con người. Vì vậy, nếu khai thác sử dụng nước vượt quá khả năng tái tạo của nó thì nguồn nước sẽ dần dần bị cạn kiệt [1].
Thực trạng ô nhiễm môi trường toàn cầu đặc biệt là ô nhiễm môi trường nước hiện nay đang là chủ đề không xa lạ đối với con người. Chung cảnh ngộ với thế giới, môi trường Việt Nam cũng đang bị ô nhiễm trầm trọng [2]. Môi trường nước đang đứng trước nguy cơ bị ô nhiễm nặng nề, không chỉ ở môi trường nước của một số nước trên thế giới mà Việt Nam cũng đang gặp phải vấn đề tương tự. Ở vùng thượng lưu chất lượng nước của các con sông lớn ở đây còn khá tốt.
Tuy nhiên, chất lượng nước ở các vùng hạ lưu và nhiều vùng khác đang bị ô nhiễm nghiêm trọng. Khi lượng nước giảm dần thì khả năng ô nhiễm tại các con sông tăng cao vào mùa khô. Do ảnh hưởng bởi nhiều chỉ tiêu như BOD, COD, NH4, N, P cao hơn tiêu chuẩn cho phép nhiều lần dẫn đến chất lượng nước bị suy giảm mạnh [3]. Hiện nay, các hoạt động sản xuất nông nghiệp, làm muối, nuôi trồng thủy sản gây ảnh hưởng xấu đến tài nguyên nước do dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, sử dụng phân hóa hóa quá giới hạn cho phép; hoạt động sản xuất công nghiệp thải ra lượng nước thải công nghiệp, lượng nước thải này thường chưa qua xử lý hoặc xử lý chưa đạt tiêu chuẩn đã được thải trực tiếp ra ngoài môi trường; hoạt động sản xuất kinh doanh sử dụng nguồn nước với lưu lượng lớn dễ gây tình trạng khai thác quá mức dẫn đến suy thoái làm cho mực nước dưới đất bị hạ thấp, dẫn đến hiện tượng xâm lấn ven bờ, đặc biệt ở các khu vực đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long.
Tại Hà Nội, môi trường nước đang bị ô nhiễm nặng nề đa phần ở các ao hồ và sông ngòi, đặc biệt là hệ thống hồ trong công viên Yên Sở với lượng nước lớn chiếm hơn 50% lượng nước thải của thành phố. Người dân sống trong khu vực này bị ảnh hưởng nghiêm trọng đến điều kiện sống, nhu cầu sinh hoạt trong gia đình và các hoạt động khác [3]. Bên cạnh các nguyên nhân đã được đề cập ở trên thì ô nhiễm nước do rác thải nhựa cũng là nguyên nhân đã và đang được sự chú ý của mọi người. Sau đây là hàng hoạt các nguồn phát sinh rác thải nhựa.
Bao bì, chai lọ nhựa, các sản phẩm nhựa sử dụng một lần, các sản phẩm khó thu hồi và khó tái chế…là loại rác thải có nguồn gốc phát sinh từ các hoạt động tiêu dùng của con người. Nhựa được sản xuất dùng để phục vụ cho nhu cầu đóng gói, bao bì đựng thức ăn, thực phẩm, đồ dùng sinh hoạt gia đình bắt nguồn từ các hoạt động kinh tế và xã hội. Chất thải nhựa có thể phát sinh từ hoạt động nông nghiệp cụ thể quá trình trồng trọt dùng tấm ni-lông che phủ đất và bọc hoa quả, bao bì đựng phân bón, chai chứa thuốc trừ sâu bảo vệ thực vật, túi nhựa tráng kẽm khó phân hủy. Về lĩnh vực xây dựng như bàn ghế, tủ quần áo, cửa nhựa,… cũng có nguồn gốc từ nhựa.
Rác thải nhựa cũng được phát sinh từ các hoạt động của khách du lịch tại các khu du lịch như biển, khu nghỉ dưỡng, trên tàu, thuyền, các khu du lịch [4]. Mỹ phẩm và các sản phẩm chăm sóc cá nhân sau một lần sử dụng giải phóng 4.500 hạt vi nhựa ra môi trường nước. Sợi vải bên ngành dệt may cũng giải phóng một lượng lớn vi nhựa. Bụi chứa vi nhựa (chủ yếu < 80m) do sự mài mòn của lốp xe từ các loại xe đời cũ cũng góp phần thải ra vi nhựa ra ngoài không khí.
Ngoài ra, trong quá trình tái chế nhựa không tránh khỏi trường hợp nhựa bị thất thoát ra ngoài điều đó gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường nước [5]. Vi nhựa trong nước 1.