Nhiều chất hoạt động bề mặt tổng hợp hóa học gây hại cho môi trường sinh thái do khả năng phân hủy sinh học kém, độc tính và xu hướng tích tụ trong hệ sinh thái. Ngược lại, các chất hoạt động bề mặt sinh học—đặc trưng bởi khả năng phân hủy sinh học dễ dàng và không độc hại đối với hệ sinh thái—phù hợp hơn cho việc kiểm soát ô nhiễm trong kỹ thuật môi trường. Ví dụ, chúng có thể được sử dụng làm chất thu gom tuyển nổi trong các quy trình xử lý nước thải, hấp phụ lên các hạt keo tích điện để loại bỏ các ion kim loại độc hại, hoặc được áp dụng để xử lý các khu vực bị ô nhiễm bởi các hợp chất hữu cơ và kim loại nặng.
1. Ứng dụng trong các quy trình xử lý nước thải
Khi xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, các ion kim loại nặng thường ức chế hoặc gây độc cho quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính. Do đó, xử lý sơ bộ là rất cần thiết khi sử dụng các phương pháp sinh học để xử lý nước thải chứa ion kim loại nặng. Hiện nay, phương pháp kết tủa hydroxit thường được sử dụng để loại bỏ ion kim loại nặng khỏi nước thải, nhưng hiệu quả kết tủa bị hạn chế bởi độ hòa tan của hydroxit, dẫn đến hiệu quả thực tế không tối ưu. Mặt khác, các phương pháp tuyển nổi thường bị hạn chế do sử dụng các chất thu gom tuyển nổi (ví dụ: chất hoạt động bề mặt tổng hợp hóa học natri dodecyl sulfat) khó phân hủy trong các giai đoạn xử lý tiếp theo, dẫn đến ô nhiễm thứ cấp. Do đó, cần phải phát triển các giải pháp thay thế vừa dễ phân hủy sinh học vừa không độc hại với môi trường - và các chất hoạt động bề mặt sinh học chính xác sở hữu những ưu điểm này.
2. Ứng dụng trong xử lý sinh học
Trong quá trình sử dụng vi sinh vật để xúc tác phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ và từ đó làm sạch môi trường bị ô nhiễm, các chất hoạt động bề mặt sinh học mang lại tiềm năng đáng kể cho việc xử lý sinh học tại chỗ các khu vực bị ô nhiễm hữu cơ. Điều này là do chúng có thể được sử dụng trực tiếp từ dịch lên men, loại bỏ các chi phí liên quan đến việc tách, chiết xuất và tinh chế sản phẩm chất hoạt động bề mặt.
2.1 Tăng cường quá trình phân hủy ankan
Ankan là thành phần chính của dầu mỏ. Trong quá trình thăm dò, khai thác, vận chuyển, chế biến và lưu trữ dầu mỏ, việc thải dầu mỏ không thể tránh khỏi gây ô nhiễm đất và nước ngầm. Để đẩy nhanh quá trình phân hủy ankan, việc thêm chất hoạt động bề mặt sinh học có thể tăng cường tính ưa nước và khả năng phân hủy sinh học của các hợp chất kỵ nước, tăng quần thể vi sinh vật, và do đó cải thiện tốc độ phân hủy ankan.
2.2 Tăng cường quá trình phân hủy các hydrocarbon thơm đa vòng (PAH)
Các PAH ngày càng được chú ý nhiều hơn do "ba tác động gây ung thư" (gây ung thư, gây quái thai và gây đột biến). Nhiều quốc gia đã xếp chúng vào nhóm chất ô nhiễm ưu tiên. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự phân hủy sinh học là con đường chính để loại bỏ PAH khỏi môi trường, và khả năng phân hủy của chúng giảm khi số vòng benzen tăng lên: PAH có ba vòng trở xuống dễ bị phân hủy hơn, trong khi những PAH có bốn vòng trở lên khó phân hủy hơn.
2.3 Loại bỏ kim loại nặng độc hại
Quá trình ô nhiễm kim loại nặng độc hại trong đất có đặc điểm là khó phát hiện, ổn định và không thể đảo ngược, khiến việc xử lý đất bị ô nhiễm kim loại nặng trở thành trọng tâm nghiên cứu lâu dài trong giới học thuật. Các phương pháp hiện nay để loại bỏ kim loại nặng khỏi đất bao gồm thủy tinh hóa, cố định/ổn định hóa và xử lý nhiệt. Mặc dù thủy tinh hóa về mặt kỹ thuật là khả thi, nhưng nó đòi hỏi công việc kỹ thuật đáng kể và chi phí cao. Các quá trình cố định có thể đảo ngược, đòi hỏi phải liên tục giám sát hiệu quả xử lý sau khi áp dụng. Xử lý nhiệt chỉ thích hợp cho các kim loại nặng dễ bay hơi (ví dụ: thủy ngân). Do đó, các phương pháp xử lý sinh học chi phí thấp đã phát triển nhanh chóng. Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu sử dụng các chất hoạt động bề mặt sinh học không độc hại đối với môi trường để xử lý đất bị ô nhiễm kim loại nặng.
Thời gian đăng bài: 08/09/2025