Phân tích của chuyên gia để kiểm soát các chất ô nhiễm trong nước

Ngày đăng: 29/03/2024

Một bài viết đăng trên tạp chí Catalysis Communications mô tả cách tiếp cận đơn giản, hiệu quả và bền vững để phân hủy và giám sát định lượng hỗn hợp hydrocarbon thơm đa vòng (PAH), các chất ô nhiễm mới nổi làm ô nhiễm các hệ sinh thái khác nhau, do sự cố tràn dầu và nhiên liệu hóa thạch khác và các hoạt động không đúng cách trong xử lý chất thải công nghiệp.

Các chất ô nhiễm mới nổi là các hợp chất hóa học gần đây được xác định là có hại cho sức khỏe con người và môi trường nhưng không được giám sát thường xuyên và không thể loại bỏ bằng các phương pháp xử lý nước thải thông thường. Ví dụ bao gồm bisphenol (được sử dụng trong một số loại nhựa), một số loại thuốc trừ sâu và các chất có trong các sản phẩm chăm sóc cá nhân và thuốc.

Để theo đuổi giải pháp cho vấn đề này, các nhà nghiên cứu ở Brazil liên kết với Đại học Liên bang São Carlos (UFSCar), Đại học Bang São Paulo (UNESP) và Đại học Liên bang Paraíba (UFPB) đã chuẩn bị một hỗn hợp chứa hàm lượng naphthalene, anthracene và dibenzothiophene trong nước mặt , mô phỏng môi trường tự nhiên.

Họ đã sử dụng quang phổ huỳnh quang ma trận phát xạ kích thích (EEM) như một phương pháp phân tích và hiệu chuẩn bậc cao hơn kết hợp với phân tích hệ số song song để xử lý dữ liệu , nhờ đó họ tách các thành phần quang phổ của hỗn hợp để xác định và định lượng từng chất gây ô nhiễm. như các hợp chất tiềm năng khác có trong nước tự nhiên.

Phương pháp này cho phép hoàn thành mỗi phân tích trong vòng chưa đầy hai phút mà không tạo ra bất kỳ dư lượng nào hoặc không cần đến các kỹ thuật phức tạp và tốn kém hơn, chẳng hạn như sắc ký.

Hỗn hợp này sau đó được phân hủy bằng hệ thống quang hóa trong đó đèn được kích hoạt bằng bức xạ vi sóng. Hệ thống đã phân hủy từ 88% đến 100% chất ô nhiễm hữu cơ chỉ trong một phút. Hiệu suất cao này có liên quan đến quá trình quang phân nước tạo ra các gốc hydroxyl một cách hiệu quả (các loại oxy hóa có khả năng phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ ở tốc độ cao).

Theo Kelvin C. Araújo, tác giả đầu tiên của bài báo và là nhà nghiên cứu tại Trung tâm Phát triển Vật liệu Chức năng (CDMF), Trung tâm Nghiên cứu, Đổi mới và Phổ biến (RIDC) do UFSCar tổ chức, một trong những điểm nổi bật của nghiên cứu là lựa chọn phương pháp giám sát PAH. Ông giải thích, sắc ký, phương pháp thông thường, hạn chế sự tiến bộ trong loại nghiên cứu này ở nhiều nơi trên thế giới vì thiết bị đắt tiền và kỹ thuật đòi hỏi phải được đào tạo phức tạp hơn.

Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng máy đo quang phổ huỳnh quang, loại máy có giá cả phải chăng hơn cho nhiều phòng thí nghiệm. Quá trình phân tích nhanh hơn gấp 5 lần so với sắc ký và không tạo ra dư lượng sau quá trình. Hơn nữa, Araújo lưu ý rằng nhóm đã phát hiện ra nhu cầu về các phương pháp dễ tiếp cận hơn, vốn từ lâu đã nghiên cứu xử lý nước bằng cách sử dụng sắc ký làm kỹ thuật phân tích chính.

1. Hệ thống quang hóa

Một khía cạnh quan trọng khác của nghiên cứu là việc sử dụng hệ thống quang hóa được kích hoạt bằng vi sóng để phân hủy PAH. Theo Ailton Moreira, hiện là nhà nghiên cứu tại Viện Hóa học UNESP ở Araraquara và là đồng tác giả của bài báo, việc phân hủy các chất ô nhiễm mới nổi một cách hiệu quả và nhanh chóng mà không sử dụng chất xúc tác là một thách thức lớn.

Moreira cho biết: “Thách thức thậm chí còn khó khăn hơn khi bạn làm việc với hỗn hợp các chất ô nhiễm trong nước tự nhiên do có nhiều chất ức chế tiềm tàng quá trình phân hủy, nhưng hệ thống quang hóa đã hoạt động rất xuất sắc”. trong các nghiên cứu liên quan đến sự phân hủy chất thải nông nghiệp và dược phẩm. Dựa trên những phát hiện được mô tả trong bài báo, hệ thống quang hóa có thể được sử dụng ở quy mô lớn hơn nhiều— ví dụ như trong các nhà máy xử lý nước thải.

Các tác giả xác nhận rằng cả phương pháp phân tích và quá trình phân hủy sẽ là trọng tâm của các nghiên cứu trong tương lai ở các dự án khác nhau do các thành viên của nhóm đảm nhận. Các bước tiếp theo sẽ bao gồm việc áp dụng các công nghệ này tại nhà máy xử lý nước thải ở Gavião Peixoto, một thành phố ở bang São Paulo, để giám sát và phân hủy các chất ô nhiễm mới nổi.