Từ năm 2015 đến nay, vấn đề xâm nhập mặn đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng nguồn nước ngọt tại vựa lúa Đồng bằng sông Cửu Long. Các tỉnh như Trà Vinh, Bến Tre, Vĩnh Long, Sóc Trăng, Bạc Liêu chịu ảnh hưởng nặng nề với độ mặn xâm nhập vào đất liền lớn hơn 4‰. Nước nhiễm mặn gây chết cây trồng (chôm chôm, sầu riêng, cam...), làm sụt giảm sản lượng trái cây khoảng 40-60%. Đồng thời, chi phí cung cấp nước sinh hoạt cho người dân tại vùng hạn mặn tăng cao gấp 10 lần so với mức bình thường. Các phương pháp truyền thống như chưng cất nhiệt hay thẩm thấu màng có thiết bị phức tạp, tiêu thụ nhiều năng lượng và chi phí bảo trì cao. Việc nghiên cứu chế tạo lõi lọc từ phế phẩm nông nghiệp (lõi dừa, bã cà phê) kết hợp với vật liệu tiên tiến ZIF-8 giúp giảm thiểu tác hại do xâm nhập mặn, giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường và hỗ trợ người dân có nguồn nước ngọt sinh hoạt với chi phí thấp.

Hình ảnh: khu vực nước nhiễm mặn

Từ lý do trên, TS. Nguyễn Thị Ngọc Ánh và các cộng sự tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế tạo lõi lọc từ phế phẩm nông nghiệp kết hợp với vật liệu ZIF-8 để lọc nước nhiễm mặn”.  

Dự án đặt mục tiêu trọng tâm là nghiên cứu và chế tạo thành công lõi lọc từ các loại phế phẩm nông nghiệp như lõi dừa và bã cà phê kết hợp với vật liệu ZIF-8 nhằm tăng cường hiệu quả xử lý nước nhiễm mặn. Thông qua việc đánh giá chi tiết cơ sở khoa học về khả năng lọc muối của vật liệu cũng như xem xét hiệu quả kinh tế - xã hội, nghiên cứu hướng tới xây dựng mô hình lọc nước thực tiễn với công suất 200 lít/ngày dành cho các hộ gia đình tại vùng chịu ảnh hưởng của xâm nhập mặn trên 4‰ thuộc tỉnh Bến Tre. Thành công của đề tài không chỉ góp phần giải quyết nhu cầu nước sinh hoạt cấp thiết cho người dân mà còn phục vụ đắc lực cho công tác giảng dạy, nghiên cứu khoa học và chuyển giao công nghệ trong lĩnh vực xử lý môi trường.

Sau một thời gian thực hiện, nhóm đề tài đã thu được các kết quả như sau:

- Tổng hợp vật liệu thành công:

Đề tài đã nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng và tổng hợp thành công than hoạt tính kết hợp với ZIF-8 (AC-ZIF-8). Vật liệu AC-ZIF-8 khi phối trộn tỉ lệ 30% giúp tăng diện tích bề mặt than hoạt tính lên đáng kể (đạt 1578.3 m²/g).

- Hiệu quả lọc muối:

Hệ lọc kết hợp giữa RO, NF và lõi than (AC-ZIF-8) giúp giảm nồng độ muối từ mức > 4‰ xuống dưới 1‰, đáp ứng yêu cầu nước sinh hoạt của Bộ Y tế.

Trong phòng thí nghiệm, hệ thống cột lọc 20 inch đạt hiệu suất loại bỏ muối lên đến 89.57%.

Trung bình hệ thống lọc được 2 lít nước có độ mặn < 1‰ trong mỗi phút.

- Thử nghiệm thực tế: Mô hình lắp đặt thực tế tại nông hộ ở Bến Tre cho kết quả khả quan, đảm bảo đầu ra nước có độ mặn < 1‰ từ nguồn nước nhiễm mặn khoảng 4‰.

- Giải pháp tái sử dụng: Đề tài đã đề xuất các phương án khả thi để tái sử dụng lõi lọc như: rửa sạch bằng axit hữu cơ, chuyển đổi màng RO cũ sang màng siêu lọc UF, hoặc dùng sợi thủy tinh từ lõi lọc làm vật liệu cách nhiệt.

Dựa trên các kết quả khả quan về khả năng lọc nước nhiễm mặn từ vật liệu than hoạt tính kết hợp với ZIF-8, nhóm thực hiện đề tài kiến nghị cần tiếp tục các nghiên cứu chuyên sâu nhằm tối ưu hóa công nghệ tạo màng từ những vật liệu này, đồng thời thử nghiệm kết hợp thêm các vật liệu mới để nâng cao hơn nữa hiệu quả khử muối. Thành công của nghiên cứu sẽ tạo tiền đề quan trọng cho việc chế tạo các loại màng lọc từ vật liệu nano và khung kim loại-hữu cơ (MOFs) ở quy mô công nghiệp trong tương lai. Trong bối cảnh nguồn nước sạch đang dần trở nên khan hiếm, việc khuyến khích phát triển các hướng nghiên cứu tương tự là vô cùng cấp thiết nhằm chủ động giải quyết nhu cầu nước ngọt sinh hoạt và góp phần ứng phó bền vững với tình trạng xâm nhập mặn.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 22021/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

P.T.T (NASTIS)