Hoàn thiện công nghệ sản xuất một số chất keo tụ trên cơ sở polyme hữu cơ ứng dụng trong xử lý môi trường

Hiện nay, cùng với sự phát triển của thế giới, ngành khoa học vật liệu phát triển ngày càng cao. Lĩnh vực polyme ưa nước đã phát triển nhanh chóng trong thời gian gần đây nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày càng cao, đặc biệt là các polyme ưa nước dạng keo tụ. Các nhà khoa học đã nghiên cứu và ứng dụng nhiều vật liệu polyme vào trong công nghệ xử lý môi trường, công nghệ lọc hóa dầu, ứng dụng trong lĩnh vực sinh học và y học. Song song với việc phát triển của khoa học kỹ thuật, môi trường sống của con người ngày càng bị ô nhiễm, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống và sức khoẻ của con người, trong đó, trước hết phải kể đến “môi trường nước”. Những năm gần đây, các vật liệu polyme tự nhiên hoặc nhân tạo được sử dụng một cách rộng rãi để làm keo tụ các chất hữu cơ, vô cơ hoặc cặn lơ lửng trong nước có hại đối với môi trường sống của con người và các sinh vật khác. Trong các vật liệu keo tụ xử lý nước hiện nay trên thế giới thì các polyme trùng hợp và đồng trùng hợp trên cơ sở acrylamit chiếm một tỷ trọng lớn. Tuy nhiên, ở Việt Nam phần lớn các chất keo tụ sản xuất trên cơ sở acrylamit đều được nhập khẩu từ nước ngoài do vậy giá thành và chi phí cao.

Trên cơ sở kết quả thu được của đề tài “Nghiên cứu ứng dụng một số polyme cố định kim loại nặng trong bùn thải công nghiệp” được thực hiện từ quá trình trùng hợp của các vinyl monome axit acrylic, acylamit và dẫn xuất của chúng bằng phương pháp trùng hợp dung dịch. Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi đã có quy trình công nghệ chế tạo polyme hữu cơ để làm vật liệu keo tụ trong việc xử lý bùn thải công nghiệp. Đây cũng là một dạng sản phẩm ứng dụng để làm chất xử lý nước trên thế giới và Việt Nam hiện nay. Tuy nhiên, đề tài mới tiến hành phản ứng trên thiết bị trùng hợp dung dịch với dung dịch phản ứng loãng < 10%. Do vậy hiệu quả công nghệ chưa cao, chỉ là cơ sở để tính toán thiết kế, xây dựng dây truyền công nghệ cho quy mô sản xuất.

Với những kết quả thu được sau một thời gian nghiên cứu, nhóm dự án Công ty TNHH Công nghệ và dịch vụ thương mại Lạc Trung do TS. Trần Vũ Thắng làm chủ nhiệm đã được Bộ Công thương cho phép chủ trì và thực hiện dự án: Hoàn thiện công nghệ sản xuất một số chất keo tụ trên cơ sở polyme hữu cơ ứng dụng trong xử lý môi trường” nhằm có thể làm chủ công nghệ sản xuất một số chất keo tụ xử lý môi trường trên cơ sở polyme hữu cơ đạt chỉ tiêu chất lượng tương đương sản phẩm cùng loại nhập ngoại, sản xuất được chất keo tụ trên cơ sở polyme hữu cơ (dạng nonionic, anionic, cationic) có chất lượng sản phẩm ổn định, qui mô 100 tấn/năm, ứng dụng thử nghiệm chất keo tụ trong xử lý môi trường và so sánh với sản phẩm nhập ngoại.

Sau một thời gian nỗ lực thực hiện, nhóm thực hiện dự án đã thu được một số kết quả như sau:

1. Đã hoàn thiện các thông số trong quá trình gia công chế tạo chất keo tụ hữu cơ NPAM, APAM, CPAM trên thiết bị phản ứng đùn trục vít quy mô phòng thí nghiệm 5kg/h.

2. Đã tính toán, lựa chọn thiết bị, đảm bảo quy mô sản xuất 100 tấn/năm. Thiết kế, lắp đặt hệ thống thiết bị phản ứng đùn trục vít quy mô sản xuất. Xây dựng quy trình chi tiết vận hành đồng bộ dây chuyền chế tạo 3 loại polyme hữu cơ (dạng nonionic, anionic, cationic) trên thiết bị phản ứng đùn trục vít. Kết quả vận hành dây chuyền cho thấy thiết bị chạy êm, ổn định, sản phẩm thu được đạt chất lượng theo yêu cầu tương đương với sản phẩm nhập ngoại cùng loại.

3. Đã xây dựng quy trình công nghệ chế tạo chất keo tụ hữu cơ NPAM, APAM, CPAM trên thiết bị đùn sản xuất quy mô 100 tấn/năm. Từ các thông số công nghệ trên quy mô phòng thí nghiệm tiến hành điều chỉnh một vài thông số khác như nhau.

4. Đưa ra đánh giá hiệu quả ứng dụng của sản phẩm chất keo tụ hữu cơ NPAM, APAM, CPAM tại các trạm xử lý nước thải của Nhà máy xử lý nước thải khu công nghiệp Dệt May Phố Nối và Công ty Cổ phần Đầu tư Công nghiệp Việt Hưng đều đạt công suất xử lý theo đăng ký. So sánh hiệu quả xử lý nước của các sản phẩm chất keo tụ do dự án chế tạo (NPAM, APAM, CPAM) với các sản phẩm nhập ngoại cùng loại (B080, A101, C1492) trong cùng điều kiện thử nghiệm cho thấy sản phẩm của dự án có hiệu quả ứng dụng tương đương với sản phẩm nhập ngoại cùng loại.

Như vậy, về cơ bản dự án đã đạt được mục tiêu đề ra ở tất cả các nội dung nghiên cứu, triển khai ứng dụng, công bố kết quả. Từ kết quả hoàn thiện công nghệ sản xuất chất keo tụ polyme hữu cơ và kết quả của quá trình sản xuất thử nghiệm, nhóm dự án định hướng tiếp tục hoàn thiện công nghệ để tự động hóa toàn bộ quá trình sản xuất, cũng như giảm giá thành sản phẩm và có thể tiến đến sản xuất trên quy mô công nghiệp, đưa sản phẩm ra thị trường, tới tay người tiêu dùng với chất lượng và hiệu quả xử lý tốt, đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày càng cao của thị trường hiện nay. Ngoài ra, khi đã chủ động về mặt công nghệ, dự án cũng hướng tới chuyển giao công nghệ, mở rộng mô hình sản xuất chất keo tụ xử lý nước trên cơ sở polyme hữu cơ có giá thành hạ, cạnh tranh với các sản phẩm nhập ngoại cùng loại.

Dự án triển khai thành công sẽ mang lại hiệu quả tích cực đến kinh tế và xã hội vì sản phẩm có giá thành hợp lý, chất lượng ổn định đáp ứng được yêu cầu thực tế sản xuất và đặc biệt mở ra một hướng phát triển mới về lĩnh vực chế tạo vật liệu trong nước. Góp phần phát triển ngành polyme thành một ngành kinh tế kỹ thuật mũi nhọn theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, đảm bảo cung cấp đủ thường xuyên, có chất lượng, phục vụ sự nghiệp môi trường và bảo vệ sức khỏe nhân dân. Dự án thực hiện thành công sẽ góp phần phát triển cân đối giữa công nghiệp vật liệu, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của công nghiệp xử lý môi trường và các ứng dụng khá.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 17806/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)