Các nhà nghiên cứu phát triển phương pháp mới để loại bỏ thuốc nhuộm độc hại khỏi nước thải

Sử dụng vải dệt sợi nano được tạo đặc biệt cho phép ánh sáng mặt trời phân rã thuốc nhuộm một cách an toàn, rẻ tiền và dễ dàng.

Từ chăm sóc sức khỏe đến khai phá thiên nhiên và hơn thế nữa, khả năng làm sạch nước thải là rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực. Một nhóm các nhà nghiên cứu của Đại học Công nghệ Texas làm việc trong ngành dệt may tiên tiến đã tìm ra một cách mới để loại bỏ các chất ô nhiễm trong thuốc nhuộm độc hại ra khỏi nước thải, và phương pháp của họ được cho là an toàn hơn, rẻ hơn và dễ dàng hơn so với các phương pháp truyền thống.

Kết quả của họ được mô tả trong bài viết sắp tới của tạp chí trực tuyến Particle & Particle Systems Characterization.

Khi vải được nhuộm, một trong những công đoạn cuối cùng là quy trình giặt, giúp vừa ngấm chính thuốc nhuộm trong vải vừa loại bỏ bất kỳ thuốc nhuộm dư thừa nào.

Tuy nhiên, vấn đề là sau quá trình nhuộm, nước bị nhiễm các chất nhuộm và sắc tố tổng hợp còn sót lại - lên tới 200.000 tấn mỗi năm, theo một số ước tính.

Hầu hết các thuốc nhuộm tồn tại trong môi trường hiện nay là do các quy trình xử lý nước thải thông thường không hiệu quả, không thân thiện với môi trường và thực tế là thuốc nhuộm được thiết kế chống ánh sáng, nhiệt độ và chất tẩy rửa - những thứ có thể được sử dụng để làm sạch chúng.

Trước đây, quá trình phân rã thuốc nhuộm đã sử dụng chủ yếu là tia cực tím (UV). Phối hợp với các nhà nghiên cứu trong các khoa kỹ thuật hóa học và cơ khí. Seshadri Ramkumar, giáo sư của Khoa độc chất môi trường Texas Tech, và ứng cử viên tiến sĩ Lihua Lou đã tìm ra cách phân hủy thuốc nhuộm bằng cách lọc nước qua các mạng lưới sợi nano đặc biệt và phơi nó ra ánh sáng khả kiến ​​- một quá trình gọi là phân hủy quang.

Ramkumar nói rằng có một số lý do sử dụng ánh sáng khả kiến. Đây là loại cây xanh, có thể tái tạo và thân thiện với môi trường.

Ramkumar nói thêm "sử dụng ánh sáng khả kiến ​​để phân hủy quang sẽ không gây hại, và nó giúp tiết kiệm chi phí và dễ vận hành. Đây sẽ là giải pháp cho việc loại bỏ thuốc nhuộm độc hâij trong ngành công nghiệp kinh tế."

Phòng thí nghiệm Ramkumar, Phòng thí nghiệm Vật liệu không dệt và Vật liệu tiên tiến, chuyên về kỹ thuật dệt. Trong nghiên cứu này, Lou đã thêm các hạt nano vào dung dịch polymer, sau đó được điện hóa thành sợi nano. Khi các mạng lưới hạt nano / sợi nano hỗn hợp được ngâm trong nước có chứa chất nhuộm màu đỏ gọi là Rhodamine B (RhB), một phản ứng hóa học đã xảy ra.

Các nhà nghiên cứu nhận thấy 80% RhB đã bị thoái hóa trong vòng 6 giờ và 20% còn lại tiêu giảm từ từ, và biến mất hoàn toàn sau 49 ngày.

Nghiên cứu tập trung vào loại bỏ thuốc nhuộm độc hại bởi vì đây là một thách thức dai dẳng đối với ngành dệt may, ông Ram Ramkumar lưu ý.

Loại bỏ các hợp chất màu là một trong những nhiệm vụ khó khăn nhất mà các nhà máy xử lý nước thải phải đối mặt vì thuốc nhuộm và sắc tố không dễ dàng bị phân hủy sinh học. Nó cũng là một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất vì mối đe dọa mà các thuốc nhuộm này có thể gây ra cho hệ sinh thái của con người.

Một số thuốc nhuộm có tính đột biến và độc tính cao. Mùi RhB là một hợp chất hóa học hòa tan trong nước cao và được sử dụng rộng rãi trong dệt may. Tuy nhiên, nước thải có RhB có thể gây kích ứng da, mắt và đường hô hấp của con người và động vật.

Hơn nữa, một số vấn đề về sức khỏe, như nhiễm độc thần kinh, gây ung thư, độc tính sinh sản và độc tính phát triển, phát sinh do nước thải RhB.

Dựa trên thành công của họ với RhB, bước tiếp theo của nhóm là thử phương pháp tương tự với các loại thuốc nhuộm tổng hợp và tự nhiên khác, bao gồm màu da cam methyl, xanh methylen và xanh dương phản ứng 19.

Những kết quả này rất quan trọng vì nhiều lý do. Ngoài thành công mạng nano / sợi nano, thành công trong việc loại bỏ thuốc nhuộm bằng ánh sáng khả kiến ​​là khả năng của nó mà không bị ô nhiễm thứ cấp.

Nghiên cứu của chúng tôi là đa ngành và giải quyết một vấn đề quan trọng đối với ngành dệt may toàn cầu, theo ông Ram Ramumum.

Sau khi kết thúc quá trình phân hủy quang, hỗn hợp có thể dễ dàng được loại bỏ khỏi nước mà không để lại nhiều dư lượng có hại, ông nói thêm.

Hỗ trợ cho nghiên cứu này được cung cấp bởi Trường Đại học Công nghệ Texas và Hiệp hội các nhà hóa học và nhuộm màu Hoa Kỳ.

Về phòng thí nghiệm sản phẩm không dệt và vật liệu tiên tiến

Phòng thí nghiệm Ramkumar, đã được thực hiện nghiên cứu với sợi nano và vật liệu sợi tiên tiến trong hai thập kỷ.

Công việc ban đầu bao gồm việc tạo ra FiberTect, một chất tẩy khử trùng không dệt có khả năng làm sạch các tác nhân hóa học có độc tính cao.

Nhiều nghiên cứu gần đây liên quan đến việc phát triển các loại khăn lau thấm dầu thân thiện với môi trường và kết hợp các chất diệt khuẩn tự nhiên trong sợi nano để phát triển các vật liệu có thể được sử dụng trong chữa lành vết thương.

Nguồn : Textile Today