Triển khai chế tạo và phát triển ứng dụng vật liệu xúc tác quang tự làm sạch cho môi trường chuyên dụng và thông dụng

Ứng dụng vật liệu xúc tác quang trong giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, nhiễm khuẩn, rêu mốc và hóa chất hữu cơ là hướng triển vọng của ngành khoa học công nghệ vật liệu mới. Trên thế giới cũng như ở Việt Nam, vật liệu xúc tác quang trên cơ sở oxide titan nano (TiO2 based Nanostructure photocatalytic material) ngày càng được ứng dụng nhiều. 

Ở Việt Nam những nghiên cứu về vật liệu xúc tác quang bắt đầu từ 15 năm trước và được đẩy mạnh sau Hội thảo quốc tế (năm 2003) về “Khoa học và ứng dụng của Nano TiO2 cho môi trường bền vững” tổ chức bởi Viện Vật lý ứng dụng và Thiết bị khoa học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Trong hơn 10 năm qua, các nhà khoa học trong nước đã tiến hành các nghiên cứu về khoa học vật liệu, phương thức ứng dụng xúc tác quang và đạt được một số kết quả khả quan về mặt khoa học. Nhiều quy trình công nghệ chế tạo cũng như phương án ứng dụng vật liệu xúc tác quang đã được công bố từ những kết quả đề tài các cấp. Tuy nhiên, để có thể đưa vật liệu xúc tác quang ra ứng dụng như một sản phẩm thị trường đòi hỏi công nghệ chế tạo phải ổn định, công suất cao và chất lượng sản phẩm đầu ra của quy trình công nghệ phải được kiểm soát. Quá trình phát triển nâng cấp quy mô quy trình công nghệ là công đoạn không thể thiếu để thúc đẩy sản phẩm công nghệ cao từ mức phòng thí nghiệm ra quy mô sản xuất công nghiệp.

Ứng dụng vật liệu xúc tác quang

Với mục tiêu thúc đẩy công nghệ chế tạo và ứng dụng vật liệu xúc tác quang từ quy mô phòng thí nghiệm ra quy mô bán công nghiệp và sản phẩm có tính thương phẩm, trong 2 năm (từ năm 2013 đến 2014) Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã giao nhiệm vụ cho TS. Nguyễn Trọng Tĩnh thuộc Viện Vật lý ứng dụng và Thiết bị khoa học thực hiện đề tài “Triển khai chế tạo và phát triển ứng dụng vật liệu xúc tác quang tự làm sạch cho mục đích môi trường chuyên dụng và thông dụng”, mã số VAST.ĐL.05/12-13. Đề tài được thực hiện với nhiệm vụ chính là:

• Xây dựng công nghệ chế tạo quy mô bán công nghiệp (pilot) vật liệu và sản phẩm sơn xúc tác quang trên cơ sở nano titanium dioxide.
• Kiểm soát chất lượng và xây dựng hệ thống tiêu chuẩn chuyên ngành cho vật liệu xúc tác quang.
• Phát triển những ứng dụng của tính chất xúc tác quang và sản phẩm sơn xúc tác quang làm sạch môi trường và ứng dụng đặc biệt khác.

Sau 2 năm thực hiện, đề tài đã thu được những kết quả sau:

1. Dây truyền pilot sản xuất sơn TiO¬2 quang xúc tác công suất 1000 lit/tháng. Dây truyền được thiết kế dưới dạng modun nên có thể nâng công suất khi cần thiết.

Dây truyền pilot sản xuất sơn TiO¬2 quang xúc tác – công xuất ~1000l/1 tháng

2. Hệ thống đo tính chất xúc tác quang đạt các chuẩn ISO sau: phép đo phân hủy chất mầu hữu cơ (tiêu chuẩn ISO 10678:2010); phép đo khả năng tự làm sạch thông qua đo giá trị góc tiếp xúc (tiêu chuẩn ISO 27448:2009); phép đo khả năng phân hủy khí (tiêu chuẩn ISO 22197:2011); phép đo khả năng diệt khuẩn (tiêu chuẩn ISO 27447:2009).

3. Các sản phẩm và ứng dụng vật liệu xúc tác quang gồm:

• Sơn quang xúc tác; có tác dụng diệt khuẩn, khử mùi, chống nấm mốc, có thể sử dụng trong phòng bệnh viện, văn phòng, nhà ở.
• Sol quang xúc tác: với các bề mặt được phủ Sol quang xúc tác có tác dụng tự làm sạch dựa trên hiệu ứng siêu ưa nước.
• Máy lọc khí QXT: có tác dụng lọc khí, khử mùi.
• Thiết bị chưng cất nước sạch: có tác dụng chưng cất nước bẩn, hoặc nước mặn thành nước ngọt sạch dùng cho dân sinh.

Có thể nói các sản phẩm của đề tài là kết quả của sự phát triển và làm chủ công nghệ nano cho vật liệu xúc tác quang gốc Titanium Dioxide, hiện thực hóa từ nghiên cứu công nghệ Nano đến ứng dụng thực tiễn. Các sản phẩm của đề tài đã đáp ứng nhu cầu về vật liệu cũng như những ứng dụng tự làm sạch môi trường và nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác. Tiêu chuẩn kỹ thuật của sản phẩm tuân thủ theo tiêu chuẩn Việt Nam và thế giới. Các sản phẩm được sản xuất trong nước nên giá thành cạnh tranh tốt với các sản phẩm cùng chủng loại và chức năng được nhập ngoại. Đề tài đã được nghiệm thu cấp Viện Hàn lâm KHCNVN với kết quả đạt loại xuất sắc vào tháng 10/2014. 

Kết quả của đề tài đã được công bố trên tạp chí Khoa học và Công nghệ uy tín và tại các Hội nghị khoa học trong và ngoài nước, bao gồm: Journal of Materials Science and Engineering A 3 (5) (2013) 329-333 Optimization of Nanocomposite TiO2/Hydroxyl Apatite for the Photocatalytic Paint; The 6th International Workshop on Advaced Materials Science and Nanotechnology, Study the hydrophobic/ hydrophilic properties of the Nano-TiO2 based photocatalytic materials by automatic optometry method; Hội nghị Quang học Quang phổ Toàn quốc lần thứ VII, The study of photocatalytic properties of TiO2 based nanocomposite material by mean of the optical spectroscopies.

TS. Nguyễn Trọng Tĩnh cho biết, các sản phẩm của đề tài hiện được chế tạo ở quy mô pilot bán công nghiệp. Trong thời gian tới ông cùng các đồng nghiệp hy vọng có thể phối hợp với các cơ sở sản xuất trong nước để mở rộng quy mô sản xuất sản phẩm cả về chủng loại, tính năng và khả năng ứng dụng của dòng sản phẩm này. Với các kết quả đạt được của đề tài, cũng như các thành quả nghiên cứu về vật liệu xúc tác quang của Viện Vật lý ứng dụng và Thiết bị khoa học từ trước đến nay, Viện có thể cung cấp các chế phẩm và dịch vụ khoa học công nghệ như: sơn xúc tác quang; vật liệu xúc tác quang; đo đạc kiểm tra tính chất xúc tác quang và tư vấn về tiêu chuẩn ISO, tiêu chuẩn Việt Nam; Prototype xúc tác quang cho ứng dụng; xây dựng dây truyền cho sản xuất sản phẩm xúc tác quang; và là đầu mối hợp tác quốc tế về xúc tác quang.

Nguồn tin: Mai Hương - Viện Vật lý ứng dụng và Thiết bị khoa học
Xử lý tin: Minh Tâm