Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thu dầu trên cơ sở polypropylen biến tính

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------------------

Hoàng Thu Hà

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP THU DẦU
TRÊN CƠ SỞ POLYPROPYLEN BIẾN TÍNH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội - 2016


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------------------

Hoàng Thu Hà

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP THU DẦU
TRÊN CƠ SỞ POLYPROPYLEN BIẾN TÍNH
Chun ngành:
Mã số:

Hóa mơi trường
62440120

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS. Lê Thanh Sơn
GS.TS. Nguyễn Văn Khôi

Hà Nội - 2016


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả nêu trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc ai cơng bố trong bất kì
cơng trình nào khác.
Tác giả luận án

Hoàng Thu Hà

i


LỜI CẢM ƠN
Luận án đƣợc hồn thành tại Khoa Hóa học Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên
và Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam, dƣới sự hƣớng dẫn
khoa học của PGS.TS. Lê Thanh Sơn và GS.TS. Nguyễn Văn Khôi. Tác giả xin trân
trọng bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến các thầy với sự hƣớng dẫn tận tình, chu đáo và đã
có những ý kiến đóng góp khoa học xác đáng về nội dung luận án.
Tác giả xin đƣợc trân trọng cảm ơn các Thầy, Cơ Phịng thí nghiệm Hóa Mơi
trƣờng Khoa Hóa học, các thầy cơ Bộ mơn Hóa dầu Khoa Hóa học, các thầy cơ Khoa
Hóa học - Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội.
Xin đƣợc trân trọng cảm ơn tập thể cán bộ Phịng Vật liệu polyme Viện Hóa học
- Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam và các đồng nghiệp Bộ mơn Hóa
Cơng nghệ mơi trƣờng - Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội, đã đóng góp ý kiến hết sức

quý báu về nội dung luận án và tạo điều kiện thuận lợi để tác giả thực hiện luận án này.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn Công ty xăng dầu B12 tạo điều kiện để thử
nghiệm, đánh giá sản phẩm.
Tác giả cũng xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu Trƣờng THPT chuyên Khoa
học Tự nhiên, Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Phòng Đào tạo Sau
Đại học, các phòng ban chức năng - Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học
Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành tốt luận án.
Xin trân trọng cảm ơn q thầy cơ, các đồng nghiệp, gia đình và bạn bè về sự
động viên, giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian thực hiện luận án.
Hà Nội, ngày

tháng

Tác giả luận án

Hoàng Thu Hà

ii

năm 2016


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN .................................................................................... 3
1.1. SỰ CỐ TRÀN DẦU: NGUYÊN NHÂN VÀ TÁC ĐỘNG ........................ 3
1.1.1. Nguyên nhân gây ra sự cố tràn dầu ..................................................... 3

1.1.2. Thành phần hóa học của dầu mỏ ......................................................... 5
1.1.3. Tác động của dầu tràn đến môi trƣờng và kinh tế - xã hội .................. 6
1.1.4. Tác động của dầu tràn đến sức khỏe con ngƣời .................................. 9
1.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ SỰ CỐ TRÀN DẦU VÀ VẬT LIỆU
HẤP THU DẦU .................................................................................................. 10
1.2.1. Các phƣơng pháp xử lý sự cố tràn dầu ................................................ 10
1.2.2. Giới thiệu về vật liệu hấp thu dầu ........................................................ 15
1.3. VẬT LIỆU HẤP THU DẦU TRÊN CƠ SỞ SỢI POLYPROPYLEN ......... 24
1.3.1. Công nghệ chế tạo sợi polypropylen ................................................... 24
1.3.2. Vật liệu hấp thu dầu trên cơ sở sợi polypropylen ................................ 28
1.3.3. Biến tính sợi polypropylen bằng quá trình trùng hợp ghép các
vinyl monome ................................................................................................... 30
1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU XỬ LÝ Ơ NHIỄM DẦU TRÀN
Ở VIỆT NAM ....................................................................................................... 38
1.4.1. Sự cố tràn dầu ở Việt Nam .................................................................. 38
1.4.2. Tình hình nghiên cứu về xử lý sự cố tràn dầu ở Việt Nam ................. 40
CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM ................................................................................ 44
2.1. NGUYÊN LIỆU, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU ...... 44
2.1.1. Nguyên liệu, hóa chất .......................................................................... 44
2.1.2. Dụng cụ, thiết bị, phƣơng pháp nghiên cứu......................................... 45

iii


2.2. PHƢƠNG PHÁP TIẾN HÀNH ..................................................................... 46
2.2.1. Chế tạo và nghiên cứu tính chất hấp thu dầu của sợi polypropylen .... 46
2.2.2. Nghiên cứu biến tính sợi polypropylen bằng quá trình trùng hợp ghép
các vinyl monome và tính chất hấp phụ dầu của các copolyme ghép ........... 48
2.2.3. Nghiên cứu biến tính sợi polypropylen bằng q trình trùng hợp
ghép các vinyl monome khi có mặt chất tạo lƣới và tính chất hấp thu dầu

của các copolyme ghép có tạo lƣới ................................................................ 55
2.3. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VẬT LIỆU TRÊN CƠ SỞ SỢI
POLYPROPYLEN BIẾN TÍNH XỬ LÝ XĂNG DẦU TRÀN ......................... 57
2.3.1. Môi trƣờng tại địa điểm ứng dụng ....................................................... 57
2.3.2. Ứng dụng vật liệu sợi polypropylen biến tính để xử lý xăng, dầu tràn
trong môi trƣờng nƣớc và nƣớc biển ............................................................. 58
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 60
3.1. ĐẶC TRƢNG LÝ HÓA VÀ KHẢ NĂNG HẤP THU DẦU CỦA
SỢI POLYPROPYLEN ...................................................................................... 60
3.1.1. Các đặc trƣng lý hóa của các sợi polypropylen ..................................... 60
3.1.2. Nghiên cứu khả năng hấp thu dầu của sợi polypropylen ....................... 62
3.1.3. Ảnh hƣởng của polyester (PET) đến khả năng hấp thu dầu của sợi
polypropylen ...................................................................................................... 64
3.2. QUÁ TRÌNH TRÙNG HỢP GHÉP CÁC VINYL MONOME LÊN
SỢI POLYPROPYLEN VÀ TÍNH CHẤT HẤP PHỤ DẦU CỦA CÁC
COPOLYME GHÉP............................................................................................ 69
3.2.1. Trùng hợp ghép LMA lên sợi polypropylen ........................................ 70
3.2.2. Trùng hợp ghép BA lên sợi polypropylen ........................................... 73
3.2.3. Trùng hợp ghép MAA lên sợi polypropylen ....................................... 76
3.2.4. Đặc trƣng lý hóa của các sản phẩm ghép ............................................ 79
3.2.5. Tính chất hấp phụ dầu của các copolyme ghép ................................... 86

iv


3.3. QUÁ TRÌNH TRÙNG HỢP GHÉP CÁC VINYL MONOME LÊN SỢI
POLYPROPYLEN CĨ MẶT CHẤT TẠO LƢỚI VÀ TÍNH CHẤT
HẤP THU DẦU CỦA CÁC COPOLYME GHÉP CÓ TẠO LƢỚI .................. 98
3.3.1. Trùng hợp ghép các vinyl monome lên sợi polypropylen có mặt chất
tạo lƣới ................................................................................................................... 98

3.3.2. Khả năng hấp thu các dung môi và dầu của các vật liệu hấp thu dầu ... 103
3.4. ỨNG DỤNG VẬT LIỆU SỢI POLYPROPYLEN BIẾN TÍNH
ĐỂ XỬ LÝ DẦU TRÀN ................................................................................. 107
3.4.1. Ứng dụng vật liệu sợi polypropylen biến tính để xử lý xăng,
dầu tràn trong môi trƣờng nƣớc ngọt .......................................................... 107
3.4.2. Ứng dụng vật liệu sợi polypropylen biến tính xử lý dầu trong
mơi trƣờng nƣớc biển .................................................................................. 108
KẾT LUẬN ............................................................................................................ 111
NHỮNG ĐIỂM MỚI VÀ ĐĨNG GĨP CỦA LUẬN ÁN .................................... 112
DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN
ĐẾN LUẬN ÁN .................................................................................................... 113
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 114

v


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cơ chế phân tán và tách pha dầu khỏi nƣớc nhờ các chất phân tán ............. 13
Hình 1.2. Tình trạng khắc phục sự cố tràn dầu bằng các chất phân tán ở các
quốc gia châu Âu .......................................................................................................... 14
Hình 1.3. Cơ chế hấp thu dầu của vật liệu hấp thu dầu ................................................ 21
Hình 1.4. Các dạng đồng phân lập thể của PP .............................................................. 25
Hình 2.1. Sơ đồ quá trình tạo sợi PP ............................................................................. 46
Hình 2.2. Sơ đồ phản ứng trùng hợp ghép các vinyl monome lên sợi PP .................... 49
Hình 2.3. Sơ đồ phản ứng trùng hợp ghép các vinyl monome lên sợi PP có mặt
chất tạo lƣới................................................................................................................... 55
Hình 3.1. Phổ IR của sợi PP ......................................................................................... 60
Hình 3.2. Giản đồ phân tích nhiệt trọng lƣợng TGA của sợi PP .................................. 61
Hình 3.3. Ảnh SEM của sợi PP ở các độ phóng đại khác nhau .................................... 61
Hình 3.4. Phổ IR của 2 mẫu sợi PP-PET ...................................................................... 64

Hình 3.5. Giản đồ phân tích nhiệt trọng lƣợng TGA của sợi PP-PET ......................... 65
Hình 3.6. Ảnh SEM của mẫu sợi PP-PET ở các độ phóng đại khác nhau ................... 65
Hình 3.7. Độ hấp thu nƣớc của sợi PP và PP-PET ....................................................... 66
Hình 3.8. Ảnh hƣởng của thời gian đến quá trình trùng hợp ghép LMA lên sợi PP .... 70
Hình 3.9. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến quá trình trùng hợp ghép LMA lên sợi PP ..... 71
Hình 3.10. Ảnh hƣởng của nồng độ AIBN đến quá trình trùng hợp ghép LMA
lên sợi PP ....................................................................................................................... 71
Hình 3.11. Ảnh hƣởng của nồng độ monome đến quá trình trùng hợp ghép LMA
lên sợi PP ...................................................................................................................... 72
Hình 3.12. Ảnh hƣởng của thời gian đến quá trình trùng hợp ghép BA lên sợi PP ..... 73
Hình 3.13. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến quá trình trùng hợp ghép BA lên sợi PP ...... 74
Hình 3.14. Ảnh hƣởng của nồng độ AIBN đến quá trình trùng hợp ghép BA lên sợi PP ... 74
Hình 3.15. Ảnh hƣởng của nồng độ monome đến quá trình trùng hợp
ghép BA lên sợi PP ....................................................................................................... 75
Hình 3.16. Ảnh hƣởng của thời gian đến quá trình trùng hợp ghép MAA
lên sợi PP ...................................................................................................................... 76

vi


Hình 3.17. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến quá trình trùng hợp ghép MAA lên sợi PP ... 77
Hình 3.18. Ảnh hƣởng của nồng độ AIBN đến quá trình trùng hợp ghép
MAA lên sợi PP ............................................................................................................ 77
Hình 3.19. Ảnh hƣởng của nồng độ monome đến quá trình trùng hợp
ghép MAA lên sợi PP ................................................................................................... 78
Hình 3.20. Phổ hồng ngoại của sợi PP ban đầu và các sản phẩm ghép sợi PP ............ 80
Hình 3.21. Giản đồ TGA của sợi PP và các copolyme ghép ........................................ 81
Hình 3.22. Giản đồ nhiệt vi sai quét (DSC) của sợi PP và các copolyme ghép ........... 83
Hình 3.23. Ảnh SEM của sợi PP và các copolyme ghép .............................................. 84
Hình 3.24. Sự biến thiên của qt theo thời gian t ........................................................... 86

Hình 3.25. Quá trình phong hóa của dầu tràn trên mặt biển ......................................... 87
Hình 3.26. Mô tả sự hấp phụ dầu trên sợi PP và các copolyme ghép bằng
dạng tuyến tính của phƣơng trình biểu kiến bậc một.................................................... 88
Hình 3.27. Mơ tả sự hấp phụ dầu trên sợi PP và các copolyme ghép bằng
dạng tuyến tính của phƣơng trình biểu kiến bậc hai ..................................................... 89
Hình 3.28. Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ của sợi PP và các copolyme ghép ................... 91
Hình 3.29. Mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich ..................................................... 92
Hình 3.30. Mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir ...................................................... 93
Hình 3.31. Mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Temkin .......................................................... 95
Hình 3.32. Phổ hồng ngoại IR của PP và các sản phẩm ghép có tạo lƣới .................. 100
Hình 3.33. Giản đồ TGA của sợi PP và các copolyme ghép có mặt chất tạo lƣới ..... 101
Hình 3.34. Ảnh SEM của sợi PP và các copolyme ghép có mặt chất tạo lƣới ........... 102
Hình 3.35. Dung lƣợng hấp thu các dung môi của PP-g-LMA-DVB tại các nhiệt độ
khác nhau .................................................................................................................... 104
Hình 3.36. Dung lƣợng hấp thu các dung môi của PP-g-BA-DVB tại các nhiệt độ
khác nhau .................................................................................................................... 104
Hình 3.37. Dung lƣợng hấp thu các dung mơi của PP-g-MAA-DVB tại các nhiệt độ
khác nhau .................................................................................................................... 104
Hình 3.38. Khả năng tái sử dụng của vật liệu hấp thu dầu trên cơ sở sợi
PP biến tính sau 10 chu kỳ hấp thu/giải hấp ............................................................... 106

vii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Lƣợng dầu tràn trên biển do sự cố tai nạn tàu chở dầu từ 1970 đến 2015 .... 3
Bảng 1.2. So sánh ƣu điểm - nhƣợc điểm của vật liệu hấp thu dầu trên cơ sở
sợi PP với các loại vật liệu hấp thu dầu tự nhiên ......................................................... 29
Bảng 2.1. Các thơng số của q trình đùn sợi ............................................................. 47
Bảng 3.1. Độ hấp thu dầu thô của sợi PP trong hệ khô và các hệ dầu:nƣớc ............... 62

Bảng 3.2. Độ hấp thu dầu FO của sợi PP trong hệ khô và các hệ dầu:nƣớc ............... 62
Bảng 3.3. Độ hấp thu dầu DO của sợi PP trong hệ khô và các hệ dầu:nƣớc ............... 63
Bảng 3.4. Một số dải hấp thu đặc trƣng cho các dao động của một số nhóm chức
chính trong mẫu sợi PP-PET........................................................................................ 64
Bảng 3.5. Độ hấp thu dầu thô của sợi PP-PET trong hệ khô và các hệ dầu:nƣớc ....... 67
Bảng 3.6. Độ hấp thu dầu FO của sợi PP-PET trong hệ khô và các hệ dầu:nƣớc ....... 67
Bảng 3.7. Độ hấp thu dầu DO của sợi PP-PET trong hệ khô và các hệ dầu:nƣớc ...... 68
Bảng 3.8. Dữ liệu phân tích nhiệt trọng lƣợng của sợi PP và các copolyme ghép ...... 82
Bảng 3.9. Nhiệt độ nóng chảy (Tm) của sợi PP và các copolyme ghép ...................... 83
Bảng 3.10. Diện tích bề mặt riêng của sợi PP và các copolyme ghép ......................... 85
Bảng 3.11. qe thực nghiệm và các tham số động học của phƣơng trình
động học biểu kiến bậc 1 và bậc 2 đối với sự hấp phụ dầu ......................................... 89
Bảng 3.12. Các giá trị KF, n, R2 khi mô tả sự hấp phụ dầu bằng mơ hình
hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich ..................................................................................... 92
Bảng 3.13. Các giá trị KL, qmax, R2 khi mơ tả sự hấp phụ dầu bằng mơ hình
hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir ...................................................................................... 93
Bảng 3.14. Phân loại sự phù hợp của mơ hình đẳng nhiệt bằng tham số RL ............... 94
Bảng 3.15. Giá trị tham số cân bằng RL của quá trình hấp phụ dầu bằng sợi PP và
các copolyme ghép tại các nồng độ đầu khác nhau ..................................................... 94
Bảng 3.16. Các giá trị BD, qD, E, R2 khi mơ tả sự hấp phụ dầu bằng mơ hình
hấp phụ đẳng nhiệt Temkin ......................................................................................... 95
Bảng 3.17. So sánh 3 mơ hình hấp phụ Langmuir, Frendlich, Temkin ................................ 96
Bảng 3.18. Điều kiện phản ứng của các phản ứng trùng hợp ghép có tạo lƣới ........... 98
viii


Bảng 3.19. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng chất tạo lƣới đến tính chất sản phẩm ............. 99
Bảng 3.20. Diện tích bề mặt riêng của các mẫu vật liệu ........................................... 103
Bảng 3.21. Dung lƣợng hấp thu dầu thô của các vật liệu ở các nhiệt độ khác nhau.....106
Bảng 3.22. Dung lƣợng hấp thu dầu cực đại sau các chu kỳ tái sử dụng

của sợi PP biến tính và vật liệu đối chứng ................................................................. 107
Bảng 3.23. Chất lƣợng nƣớc biển nhiễm dầu trƣớc khi xử lý ................................... 109
Bảng 3.24. Đặc trƣng nƣớc biển sau 30 phút xử lý bằng vật liệu hấp thu dầu .......... 109

ix


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AIBN

: N,N‟- azobisisobutyronitrin

BA

: Butyl acrylat

BPO

: Benzoyl peroxit

DCP

: Dicumyl peroxit

DMF

: Dimetyl sunfoxit

DSC

: Nhiệt vi sai quét (Differential Scanning Calorimetry)

DVB

: Divinyl benzen

GY

: Hiệu suất ghép (Graft Yield)

HC

: Hidrocacbon

IR

: Phổ hồng ngoại

LA

: Lauryl acrylat

LMA

: Lauryl metacrylat

MAA

: Axit metacrylic

MFI

: Chỉ số chảy (Melt Flow Index)

NBS

: N- bromosuccinimit

PAH

: Hydrocacbon thơm đa vòng

PET

: Polyetylen terephtalat

PP

: Polypropylen

PP-g-BA

: Polypropylen ghép butyl acrylat

PP-g-LMA

: Polypropylen ghép lauryl metacrylat

PP-g-MAA

: Polypropylen ghép axit metacrylic

PP-g-BA-DVB

: Polypropylen ghép butyl acrylat có mặt chất tạo lƣới divinyl benzen

PP-g-LMA-DVB

: Polypropylen ghép lauryl metacrylat có mặt chất tạo lƣới divinyl benzen

PP-g-MAA-DVB

: Polypropylen ghép axit metacrylic có mặt chất tạo lƣới divinyl benzen

PP-PET

: Sợi polypropylen có 5% poly(etylen terephtalat)

SEM

: Hiển vi điện tử quét (Scanning Electronic Microscopy)

TGA

: Phân tích nhiệt trọng lƣợng (Thermal Gravimetric Analysis)

x


MỞ ĐẦU

Hiện nay, ô nhiễm môi trƣờng do dầu tràn đang là một trong những vấn đề
thu hút đƣợc sự quan tâm đặc biệt của cộng đồng quốc tế do những tác động nghiêm
trọng của nó tới mơi trƣờng sinh thái cũng nhƣ những tác động tiêu cực tới kinh tế
và xã hội. Không chỉ hủy hoại các hệ sinh thái động thực vật, dầu tràn còn đƣợc
xem là một trong những dạng sự cố gây ra tổn thất kinh tế lớn nhất trong các loại sự
cố môi trƣờng do con ngƣời gây ra. Bên cạnh đó, sự ơ nhiễm do dầu cịn gây ảnh
hƣởng khơng nhỏ tới đời sống và sức khỏe của ngƣời dân sống quanh khu vực bị ơ
nhiễm. Do đó, việc xử lý sự cố tràn dầu nhằm hạn chế tối đa những tác động tiêu
cực là một vấn đề rất cấp thiết.
Là một quốc gia ven biển có vị trí địa lí đặc thù, Việt Nam đã và đang phải
đối mặt với nhiều nguy cơ ô nhiễm môi trƣờng biển do dầu tràn. Với đƣờng bờ biển
dài 3.260 km và nằm trên tuyến đƣờng hàng hải quốc tế, hàng năm có hàng chục
triệu tấn dầu đƣợc vận chuyển qua lãnh thổ đất nƣớc. Điều này làm tăng nguy cơ
xảy ra các sự cố tràn dầu trên vùng biển Việt Nam. Tại vùng biển nƣớc ta, mỗi ngày
có hàng trăm ngàn tàu thuyền loại vừa và nhỏ xả một lƣợng lớn nƣớc đáy tàu nhiễm
dầu ra môi trƣờng [11]. Vấn đề ô nhiễm dầu trên biển luôn thu hút sự chú ý của các
cơ quan quản lý, truyền thông cũng nhƣ của các nhà khoa học trong nƣớc. Thực
trạng này đang gây tổn thất kinh tế lớn cho các vùng nuôi trồng thủy sản cũng nhƣ
ảnh hƣởng lâu dài tới hệ sinh thái và đa dạng sinh học biển, ảnh hƣởng tiêu cực đến
sự phát triển bền vững của biển Việt Nam [2, 5].
Các nhà khoa học đã và đang cố gắng tìm ra các biện pháp hiệu quả để xử lí
dầu tràn cũng nhƣ các phƣơng pháp làm sạch nguồn nƣớc bị ô nhiễm dầu. Hiện nay,
phƣơng pháp sử dụng vật liệu hấp thu dầu đang đƣợc nghiên cứu rộng rãi do vật
liệu hấp thu có khả năng hấp thu chọn lọc dầu và tách hồn tồn dầu khỏi vùng bị
tràn dầu và cịn có thể tái sử dụng nhiều lần. Trên thế giới đã có nhiều cơng trình
nghiên cứu sử dụng vật liệu hấp thu dầu, nhƣng ở Việt Nam mới có một số ít cơng
trình nghiên cứu tổng hợp vật liệu hấp thu dầu và đánh giá khả năng hấp thu dầu
của các vật liệu này, trong đó vật liệu trên cơ sở polyolefin nhƣ polyetylen,

1

polypropylen đã và đang đƣợc các nhà khoa học trên thế giới quan tâm nghiên cứu
chế tạo và ứng dụng để hấp thu dầu và đã cho những kết quả rất khả quan [19]. Do
vậy, việc nghiên cứu phát triển lĩnh vực này sẽ có nhiều đóng góp mới và đem lại
tính ứng dụng cao cho loại vật liệu này. Từ những thực tế trên chúng tôi tiến hành
nghiên cứu đề tài:
“Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thu dầu trên cơ sở
polypropylen biến tính”
* Mục tiêu của luận án:
- Nghiên cứu chế tạo sợi polypropylen biến tính có khả năng hấp thu dầu tốt
dựa trên phản ứng trùng hợp ghép vinyl monome với polypropylen.
- Ứng dụng vật liệu hấp thu dầu chế tạo đƣợc để xử lý dầu tràn trong
nƣớc biển.
* Nội dung của luận án:
- Nghiên cứu chế tạo sợi polypropylen.
- Nghiên cứu biến tính sợi polypropylen bằng PET và phản ứng trùng hợp
ghép các vinyl monome trong sự có mặt và khơng có mặt của chất tạo lƣới.
- Nghiên cứu khả năng hấp thu một số dung môi và dầu của các vật liệu trên
cơ sở sợi polypropylen biến tính.
- Thử nghiệm khả năng hấp thu dầu của vật liệu sợi polypropylen biến tính
để xử lý xăng dầu tràn.

2


CHƢƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. SỰ CỐ TRÀN DẦU: NGUYÊN NHÂN VÀ TÁC ĐỘNG
1.1.1. Nguyên nhân gây ra sự cố tràn dầu
Sự cố tràn dầu hiện nay đang là mối hiểm họa tiềm ẩn với các quốc gia ven

biển. Nó cịn đƣợc biết đến dƣới cái tên “thủy triều đen” - một thảm họa ô nhiễm
nghiêm trọng đối với môi trƣờng, đặc biệt là tại các sông, vùng cửa sông, vùng vịnh
và vùng biển ven bờ. Bên cạnh đó, sự cố tràn dầu cũng gây ra các ảnh hƣởng
nghiêm trọng tới kinh tế, đời sống cũng nhƣ sức khỏe của ngƣời dân sinh sống ven
sơng, ven biển... Vì vậy, việc làm sạch nƣớc hoặc đất ngay khi xảy ra sự cố tràn dầu
vô cùng cần thiết, nhằm hạn chế tối đa những hiểm họa của dầu tràn.
Sự cố tràn dầu xảy ra trên biển, mặt nƣớc, mặt đất do nhiều nguyên nhân, gồm
các nguyên nhân tự nhiên và nguyên nhân từ con ngƣời nhƣ: các thảm họa thiên
nhiên, các tai nạn tàu chở dầu, chiến tranh, quá trình sản xuất, vận chuyển, lƣu trữ và
sử dụng dầu...[43]. Các nguyên nhân chính gây nên sự cố tràn dầu trên biển, gồm:
* Trên mặt nƣớc biển:
Dầu rò rỉ từ các tàu thuyền hoạt động ngồi biển chiếm khoảng 50% nguồn
gây ơ nhiễm dầu trên biển. Các tai nạn tàu chở dầu chính là một trong các nguyên
nhân chủ yếu gây ra nguồn phát tán lƣợng lớn dầu vào môi trƣờng.
Từ năm 1970 đến năm 2015, có khoảng 500 vụ tràn dầu lớn nhỏ đƣợc ghi
nhận. Các vụ tràn dầu này đã khiến khoảng 5,72 triệu tấn dầu tràn vào nƣớc biển,
trong đó phần lớn là từ các vụ tai nạn tàu chở dầu [44].
Bảng 1.1. Lƣợng dầu tràn trên biển do sự cố tai nạn tàu chở dầu từ 1970 đến 2015
Thời gian

Tổng lƣợng dầu tràn (nghìn tấn)

1970 - 1979

3.192

1980 - 1989

1.174

1990 - 1999

1.133

2000 - 2009

196

2010 - 2015

33

3


Một trong những vụ tai nạn tàu chở dầu thảm khốc đƣợc ghi nhận sớm nhất
trong lịch sử là “cái chết đen” mang tên Torren Canyon xảy ra năm 1967 khiến hơn
120.000 tấn dầu tràn trên vùng biển ngoài khơi nƣớc Anh, tạo thành một biển dầu
rộng hơn 20 km2. Chính phủ Anh, Hà Lan và Pháp đã mất nhiều công sức và tiền
bạc trong việc ngăn chặn việc dầu loang rộng hơn trên mặt biển cũng nhƣ khắc phục
tối đa hậu quả. Sự cố này đã tiêu tốn 15 triệu USD cho những chiến dịch làm sạch
mặt biển, hơn 10 vạn con chim biển và hàng triệu con cá bị chết ngạt dầu.
Không chỉ gây những thiệt hại nghiêm trọng về con ngƣời và kinh tế, những
vụ tai nạn tàu chở dầu còn gây nên rất nhiều tác động tiêu cực tới môi trƣờng cũng
nhƣ các vấn đề kinh tế - xã hội.
* Trong lòng biển
Các cơ sở hạ tầng phục vụ khai thác và lƣu trữ dầu khí khơng đảm bảo tiêu
chuẩn có thể dẫn đến tràn dầu.
Sự cố tràn dầu xảy ra tại giếng dầu Ixtoc vào năm 1979 đã khiến một lƣợng
lớn dầu tràn ra môi trƣờng, là sự cố tràn dầu đứng thứ hai trong top 20 sự cố tràn

dầu nghiêm trọng nhất trên thế giới. Hơn 500.000 tấn dầu tràn lan trên vịnh
Mexico suốt hơn 10 tháng sau đó, gây ra tới những tác động lớn về môi trƣờng
cho khu vực này.
Một sự cố nghiêm trọng khác xảy ra vào năm 2010 tại giàn khoan Deepwater
Horizon ngoài khơi bang Louisiana-vịnh Mexico đƣợc xem là “vụ tràn dầu thế kỉ”.
Ngày 21/4, giàn khoan dầu Deepwater Horizon bất ngờ phát nổ chìm, làm ít nhất 11
cơng nhân thiệt mạng. Sự cố này đã làm 4,9 triệu thùng dầu tràn ra biển, gây ô
nhiễm các bãi biển thuộc 5 bang duyên hải bờ Đông nƣớc Mỹ.
* Dƣới đáy biển
Dầu rò rỉ dƣới đáy biển chủ yếu do hoạt động khoan thăm dò, khoan khai thác,
do túi dầu bị rách do địa chấn hoặc do nguyên nhân khác..., nếu động đất xảy ra ở
ngay khu vực có túi dầu thì khả năng túi dầu bị vỡ là hồn tồn có thể. Mặt khác,
trong lịng đất có rất nhiều vi sinh vật yếm khí có thể tàn phá lớp trầm tích bên
ngồi mỏ dầu, sau một khoảng thời gian nhất định có thể làm rị rỉ các túi dầu.
4


Ngồi các ngun nhân khách quan nói trên cịn phải nói đến các nguyên nhân
chủ quan của con ngƣời. Vụ tràn dầu nghiêm trọng nhất trong lịch sử là vụ tràn dầu
tại Kuwait năm 1991 trong cuộc chiến tranh vùng Vịnh. Khi quân đội Iraq rút khỏi
Kuwait, họ đã mở tất cả các van của giếng dầu và phá vỡ các đƣờng ống dẫn dầu .
Kết quả là một lƣợng dầu lớn nhất trong lịch sử đã phủ lên Vịnh Ba tƣ. Ƣớc tính, số
dầu loang tƣơng đƣơng 800.000 tấn dầu thô. Vụ tràn dầu này đã gây ra những hậu
quả vĩnh viễn lên hệ sinh thái của san hô và cá.
1.1.2. Thành phần hóa học của dầu mỏ [7]
Thành phần chính của dầu mỏ là các hydrocacbon (HC), hầu nhƣ các loại
hydrocacbon (trừ olefin) đều có mặt trong dầu mỏ và đƣợc chia thành các nhóm
parafin, naphten, aromat, hỗn hợp naphten - aromat. Ngồi ra, trong dầu mỏ cịn có
các hợp chất chứa lƣu huỳnh, hợp chất chứa oxi, hợp chất chứa nito, một số kim
loại nặng, nhựa và asphanten, .....

* Các phân đoạn chính của sản phẩm dầu mỏ:
Xăng: Là nhiên liệu cho động cơ xăng: ô tô nhẹ, xe máy… Xăng là một trong
hai nhiên liệu quan trọng nhất. Khoảng nhiệt độ sôi dƣới 1800C, thành phần của
xăng gồm các HC từ C5 - C10. Trong xăng cịn có thể có một lƣợng khơng đáng kể
các C4, C11 và C12. Cả 3 loại HC parafinic, naphtenic và aromatic đều có thể có
trong xăng nhƣng thành phần số lƣợng rất khác nhau phụ thuộc vào nguồn gốc dầu
thô ban đầu và q trình chế biến. Ngồi ra trong xăng cịn có lƣợng ít các hợp chất
chứa S, N, O (mercaptan, pyridin, phenol và đồng đẳng phenol…).
Kerosen (FO): khoảng nhiệt độ sôi từ 180 - 2500C, thành phần gồm các HC
từ C11-C15,16. Phân đoạn này hầu hết là các n-parafin (rất ít iso parafin), các
naphtenic và HC thơm. Ngồi các parafin có cấu trúc 1 vịng và nhiều nhánh phụ,
cịn có các hợp chất hai vịng và một số ít hợp chất có cấu trúc ba vịng. Trong
kerosen bắt đầu có các hợp chất HC có cấu trúc gồm cả vòng naphtalen và vòng
thơm nhƣ tetralin và đồng đẳng, các hợp chất chứa S, N, O chiếm lƣợng cao hơn
so với lƣợng của chúng trong hỗn hợp xăng, trong đó S chủ yếu dạng sunfua, N ở

5


dạng quinolin, indol, pyrol… Kerosen chủ yếu làm nhiên liệu động cơ phản lực và
dầu hỏa dân dụng.
Gasoil nhẹ (DO): Còn gọi là phân đoạn dầu diesel, khoảng nhiệt độ sôi từ
250 - 3500C. Dầu DO chứa các HC từ C16 - C20,21. Thành phần chủ yếu là các HC
parafin, iso parafin và naphten, lƣợng HC thơm rất ít. Các HC naphten và HC thơm
loại 2 vòng là chủ yếu, cịn có các hợp chất hỗn hợp vịng thơm và naphten. Hàm
lƣợng S, N, O cũng tăng dần, S chủ yếu ở dạng disunfua, dị vòng, O chủ yếu ở dạng
axit naphtenic, phenol, đimetylphenol. Phân đoạn gasoil chủ yếu làm nhiên liệu cho
động cơ diesel.
Phân đoạn gasoil nặng: Còn gọi là phân đoạn dầu nhờn, khoảng nhiệt độ sôi
từ 350 - 5000C. Chứa các HC C21 - C35, thậm chí lên đến C40. Thành phần hóa học

của dầu ở phân đoạn này rất phức tạp, các HC parafin, iso parafin ít, naphten và
thơm nhiều. Dạng cấu trúc hỗn hợp vòng thơm và naphten tăng. Hàm lƣợng hợp
chất chứa S, O, N tăng mạnh. Hơn 50% lƣợng S trong dầu mỏ nằm ở đoạn này gồm
các disunfua, thiophen, dị vòng, O ở dạng axit, N ở dạng đồng đẳng pyridin, pyrol,
cacbazol… Các kim loại nặng Ni, Pb, Cu… cũng có mặt trong phân đoạn này.
1.1.3. Tác động của dầu tràn đến môi trƣờng và kinh tế - xã hội
* Tác động đến mơi trƣờng [42-44]
Sự cố tràn dầu chính là ngun nhân gây nên hàng loạt những tác động tiêu
cực tới mơi trƣờng đất, khí và đặc biệt gây nguy hại cho môi trƣờng nƣớc. Thành
phần dầu tràn gồm các HC, trong đó các HC thơm, HC naphten, các hợp chất vòng
chứa dị tố, các hợp chất chứa kim loại nặng…những hợp chất này gây nên ảnh
hƣởng nghiêm trọng đến môi trƣờng, đặc biệt là các hệ sinh thái biển nhƣ rừng ngập
mặn, cỏ biển, vùng triều bãi cát, đầm phá và các rạn san hơ. Ơ nhiễm dầu làm giảm
khả năng sức chống đỡ, tính linh hoạt và khả năng khơi phục của các hệ sinh thái,
thậm chí, có thể gây suy vong hệ sinh thái. Khi dầu tràn trên đất, nếu khơng đƣợc
xử lý thì để càng lâu dầu càng ngấm sâu, một thời gian sau phần lớn lƣợng dầu tràn
đã ngấm sâu xuống dƣới, khó bị phân hủy, làm nhiễm độc lâu dài môi trƣờng đất và

6


nƣớc ngầm. Dầu nhiễm vào đất sẽ tác động lên cây trồng, làm chậm và giảm tỷ lệ
nảy mầm của cây, ảnh hƣởng đến sự sinh trƣởng của các loài thực vật.
Tính chất và thời gian tác động của một vụ tràn dầu tới môi trƣờng phụ thuộc
vào một loạt các yếu tố, bao gồm: số lƣợng và loại dầu tràn; trạng thái của dầu tràn
trong môi trƣờng biển; vị trí nơi xảy ra tràn dầu. Những yếu tố quan trọng khác là
các thành phần sinh học của môi trƣờng bị ảnh hƣởng, tầm quan trọng sinh thái của
loài, thành phần và sự nhạy cảm của chúng đối với sự ô nhiễm dầu.
Các tác động của dầu tràn cũng phụ thuộc vào tốc độ phân tán hoặc phân hủy
các chất gây ơ nhiễm nhờ các q trình tự nhiên.

Các đặc tính và thành phần của dầu cũng gây ra mức độ thiệt hại khác nhau.
Ở mức độ thấp hơn ngƣỡng gây tử vong, sự có mặt của các thành phần độc hại có
thể dẫn đến các tác dụng phụ lên quần thể sinh vật nhƣ gây kém ăn hoặc ảnh hƣởng
tới sự sinh sản.
* Cơ chế gây hại của dầu tràn [43]
Dầu tràn có thể tác động đến mơi trƣờng theo một hoặc nhiều cơ chế trong số
các cơ chế dƣới đây:
- Gây ngạt vật lí khi tác động đến các chức năng sinh lí.
- Các thành phần hóa học độc hại có thể gây tác động chết ngƣời hoặc mang
tính nguy hiểm chết ngƣời hoặc gây suy giảm chức năng tế bào.
- Làm thay đổi đặc tính sinh thái, chủ yếu là sự biến mất của các sinh vật
quan trọng trong một quần thể và sự lấn chiếm môi trƣờng sống của các loài cơ hội.
- Ảnh hƣởng một cách gián tiếp nhƣ: làm mất môi trƣờng sống hoặc mất nơi
ẩn náu của các loài sinh vật và dẫn tới hậu quả là nhiều hệ sinh thái quan trọng bị
loại bỏ.
* Tác động của dầu tràn tới môi trƣờng biển [43]
Tràn dầu hay xảy ra nhất trên lớp nƣớc mặt của biển gây ảnh hƣởng đến khu
vực xảy ra tai nạn tràn dầu và ảnh hƣởng lâu dài và rộng khắp trên các khu vực
thƣờng xuyên có tàu bè qua lại. Dầu tràn gây những tác động sâu rộng và gây chết
7


hàng loạt đến các sinh vật phù du, cá, chim biển, cỏ biển, san hơ do gây thiếu oxy
hịa tan trong nƣớc, gây hạ thân nhiệt động vật và dẫn đến những phát triển bất
thƣờng của động vật. Các loài dựa vào bộ lông để điều chỉnh thân nhiệt là dễ bị tổn
hại do dầu nhất.
* Tác động của dầu tràn đến môi trƣờng đất [43, 44]:
Tác hại của dầu đối với môi trƣờng đất rất lớn. Khi trên bề mặt có một lớp
màng dầu mỏng khoảng 0,2 - 0,5mm cũng cản trở quá trình trao đổi chất của các
sinh vật trong đất, các sinh vật trong đất sẽ chết dần do thiếu oxy. Dầu làm thay đổi

cấu trúc, đặc tính lý học và hóa học của đất, biến các hạt keo thành trơ, khơng có
khả năng hấp thu và trao đổi nữa. Dầu có thể tiêu diệt trực tiếp các thực - động vật
và các sinh vật sống trong đất. Dầu thấm qua đất đến mạch nƣớc ngầm, làm ô
nhiễm mạch nƣớc ngầm.
Hệ sinh thái rừng ngập mặn cũng dễ bị tổn hại bởi dầu tràn. Hệ thống rễ bị
ngập bởi các loại dầu nặng có thể chặn nguồn cung cấp oxy và có thể khiến rừng
ngập mặn chết đi. Sự phục hồi tự nhiên của những hệ sinh thái rừng ngập mặn phức
tạp, có thể mất một thời gian dài.
* Tác động đến kinh tế - xã hội [12, 42]
Quá trình sạch dầu loang gây ra thiệt hại nghiêm trọng về tài chính, chi phí
khắc phục cho những sự cố tràn dầu có thể lên đến hàng tỷ đơ la tùy theo mức độ
nghiêm trọng. Bên cạnh đó, dầu tràn gây tác động lớn về mặt kinh tế đối với nhiều
ngành, đặc biệt là ngành thƣơng mại du lịch, nuôi trồng và đánh bắt thủy hải sản.
Một số lĩnh vực kinh tế - xã hội khác cũng chịu ảnh hƣởng của sự cố tràn dầu
nhƣ các nhà máy điện, việc vận chuyển, sản xuất muối… Ngoài ra, dầu tràn làm ảnh
hƣởng đến hoạt động của các cảng cá, các cơ sở đóng mới và sửa chữa tàu biển.
Máy móc, thiết bị khai thác tài nguyên và vận chuyển đƣờng thủy có thể bị hƣ hỏng
hoặc bị ăn mịn.
Sự cố tràn dầu có thể đƣợc xem là một trong những dạng sự cố gây ra tổn
thất kinh tế lớn nhất trong các loại sự cố môi trƣờng do con ngƣời gây ra.

8


1.1.4. Tác động của dầu tràn đến sức khỏe con ngƣời
Các nghiên cứu cho thấy: những ngƣời dân sống quanh khu vực xảy ra sự cố
có nguy cơ gặp phải nhiều vấn đề về sức khỏe nhƣ: tâm lí, các chỉ số sinh hóa của
cơ thể bị ảnh hƣởng, nhiều triệu chứng kích ứng tạm thời, nguy cơ ung thƣ và
nhiễm độc gen…
* Ảnh hƣởng tới tâm lí

Các nghiên cứu sau vụ tràn dầu Exxon Valdez xảy ra năm 1989 tại Alaska.
Gill và Picou [37] đã theo dõi tác động của vụ tràn dầu Exxon Valdez đến ngƣời
dân trong 4 năm (1989 - 1992). Các dữ liệu thu đƣợc cho thấy một tỉ lệ lớn ngƣời
dân rơi vào tình trạng bất ổn xã hội. Trong một nghiên cứu khác, Palinkas và cộng
sự [78] tiến hành một cuộc khảo sát cho thấy mức độ bất ổn xã hội cao trong 1 năm
sau xảy ra thảm họa.
Năm 1996, khi xảy ra sự cố tràn dầu của tàu Sea Empress trên vùng biển
Milford Haven, Lyons và cộng sự [62], Gallacher và cộng sự [35] đã nghiên cứu
ảnh hƣởng cấp tính đến sức khỏe (thể chất và tinh thần). Kết quả cho thấy sự tổn
thƣơng tâm lý nhƣ stress…là thƣớc đo đánh giá tác động của dầu đến sức khỏe nhạy
hơn đáng kể so với các tổn thƣơng thể chất.
* Ảnh hƣởng tới các chỉ số sinh hóa và các chức năng của cơ thể
Khi xảy ra sự cố tràn dầu Prestige, Zock và cộng sự [105] đã đánh giá triệu
chứng viêm đƣờng hô hấp dƣới tăng khi tăng số ngày phơi nhiễm.
Sau vụ tràn dầu Erika, Schvoerer và cộng sự [91] đã tiến hành một nghiên
cứu tại chỗ nhằm đánh giá rủi ro về sức khỏe của các cá nhân phơi nhiễm. Kết quả
cho thấy 7,5% số ngƣời bị tổn thƣơng và 53% số ngƣời có vấn đề về sức khỏe (đau
thắt lƣng, đau nửa đầu, viêm da). Một số ngƣời bị kích ứng ở mắt, có vấn đề về hơ
hấp và buồn nôn.
* Nguy cơ nhiễm độc gen và ung thƣ
Amat-Bronnert và cộng sự [16] đã tiến hành nghiên cứu trên các cá nhân
phơi nhiễm với dầu tràn sau sự cố tràn dầu Erika. Các kết quả thu đƣợc cho thấy
con đƣờng phổ biến nhất hấp thu khí nhiên liệu vào cơ thể là qua con đƣờng hô hấp.
Lemiere và cộng sự [55] đã tiến hành nghiên cứu để xác định nguy cơ nhiễm độc
9


gen đối với những ngƣời dùng thực phẩm ở vùng biển bị ơ nhiễm bởi các
hydrocacbon thơm đa vịng (PAH) trong các vụ tràn dầu. Việc sử dụng thực phẩm
bị ô nhiễm dầu ẩn chứa nhiều mối nguy hiểm cho sức khỏe ngƣời tiêu dùng.

Các nghiên cứu trên cho thấy sự tích lũy sinh học các hợp chất dầu và sự di
chuyển của chúng vào chuỗi thức ăn trong các thực phẩm bị nhiễm dầu, đồng thời
kết quả nghiên cứu cũng cho thấy có sự phá hủy DNA. Bro-Rasmussen [20] chỉ ra
rằng các hóa chất độc hại ở nồng độ thấp không gây chết ngƣời ngay lập tức. Tuy
nhiên, tùy thuộc vào khả năng và nồng độ sinh học khi chúng ở trong chuỗi thức ăn,
các hóa chất bền có thể gây ra các mối nguy hiểm cho con ngƣời trong trƣờng hợp
mãn tính. Do đó cần nghiên cứu hƣớng tối ƣu để khử độc cho các sinh vật đã tiếp
xúc với dầu giúp đảm bảo an toàn cho ngƣời tiêu dùng.
Cũng sau vụ tràn dầu Prestigate này, Pérez-Cadahía và cộng sự [83-87] tiến
hành nghiên cứu đánh giá khuyết tật gen và nhiễm độc nội tiết khi tiếp xúc với dầu.
Kết quả cho thấy hàm lƣợng VOC ở môi trƣờng những ngƣời làm việc bằng tay là
cao nhất, các tác giả cịn nghiên cứu và chỉ ra có mối liên hệ giữa hàm lƣợng kim
loại nặng (Al, Ni, Pb) trong máu và khuyết tật DNA, cho thấy khuyết tật DNA và
thay đổi nội tiết tố tăng đáng kể ở nhóm ngƣời phơi nhiễm.
Các kết quả thu đƣợc trong hầu hết các nghiên cứu cho thấy nhiễm độc gen, ung
thƣ và thay đổi nội tiết đều liên quan đến việc phơi nhiễm với dầu. Những ngƣời
tham gia trực tiếp vào công việc dọn dẹp có mức độ phơi nhiễm với các hợp chất độc
hại trong dầu cao hơn so với những cƣ dân không tham gia vào công việc này.
Nhƣ vậy, hầu hết các nghiên cứu cung cấp bằng chứng về mối quan hệ giữa
phơi nhiễm dầu với sự xuất hiện các dấu hiệu cấp tính về thể chất, tâm lý, hiệu ứng
nhiễm độc gen và nhiễm độc nội tiết trong các cá nhân tiếp xúc với dầu tràn.
1.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ SỰ CỐ TRÀN DẦU VÀ VẬT LIỆU HẤP
THU DẦU
1.2.1. Các phƣơng pháp xử lý sự cố tràn dầu
Song song với các cơng tác phịng tránh tai nạn tràn dầu, chống rị rỉ giàn
khoan, cần có các biện pháp xử lý dầu tràn trên mặt nƣớc. Các nhà khoa học đã và
đang cố gắng để tìm ra các biện pháp làm sạch nguồn nƣớc bị ô nhiễm dầu. Ở nhiều
10

nƣớc trên thế giới cũng nhƣ ở Việt Nam, các biện pháp thƣờng đƣợc áp dụng để
khắc phục sự cố tràn dầu đó là: phƣơng pháp cơ học, hóa học và sinh học. Việc kết
hợp của tất cả các phƣơng pháp trên sẽ mang lại hiệu quả xử lí dầu tràn cao hơn.
1.2.1.1. Phương pháp cơ học
Là phƣơng pháp quây gom, dồn dầu vào vị trí nhất định để tránh dầu lan trên
diện rộng sau đó kết hợp với các biện pháp khác để khắc phục sự cố:
+ Dùng phao giữ dầu nổi trên mặt nƣớc, khi dầu đƣợc cố định bằng phao,
bƣớc tiếp theo là cần phải gỡ bỏ dầu ra khỏi mặt nƣớc bằng cách kết hợp với một số
phƣơng pháp khác nhƣ hấp thu, phân tán…[52, 53].
+ Dùng máy hút dầu giống nhƣ thiết bị làm sạch chân không, hấp thu dầu
trên mặt nƣớc với ái lực hấp dẫn hay phá hủy liên kết vật lý dầu-nƣớc và giữ dầu
trong một khoang chứa. Cách này chỉ sử dụng đƣợc đối với diện tích dầu loang hẹp
và dịng nƣớc tĩnh [77].
+ Sử dụng phƣơng pháp đốt với lƣợng dầu tràn dày không quá 3mm. Phƣơng
pháp này đã đƣợc thử nghiệm thành công ở Canada. Tuy nhiên phƣơng pháp này
phải đƣợc tiến hành rất thận trọng.
+ Dùng tác nhân tạo gel làm đông tụ dầu trên mặt biển ở dạng màng dày hay
dạng lƣới, tạo điều kiện để các máy hút dầu thu hồi dầu lại.
Ƣu điểm : Khắc phục sự cố dầu bằng phƣơng pháp cơ học đƣợc coi là tiên
quyết cho cơng tác ứng phó khi xảy ra sự cố tràn dầu tại các sông, cảng biển nhằm
ngăn chặn, khống chế và thu gom nhanh chóng lƣợng dầu tràn trên hiện trƣờng.
Hai phƣơng tiện cơ bản đƣợc sử dụng thu hồi dầu là thiết bị quây dầu và thiết bị
thu hồi dầu.
Nhƣợc điểm: Phƣơng pháp cơ học thu hồi dầu ô nhiễm không triệt để.
1.2.1.2. Phương pháp sinh học
Xử lý dầu tràn bằng công nghệ sinh học cũng là phƣơng pháp đang đƣợc ứng
dụng rộng rãi và mang lại hiệu quả cao [30, 77].
Các thành phần hóa học có trong dầu mỏ thƣờng rất khó phân hủy. Do đó,
việc ứng dụng các q trình sinh học để xử lý ơ nhiễm dầu mỏ có đặc điểm rất đặc
biệt. Phƣơng pháp sinh học là phƣơng pháp sử dụng các tác nhân tự nhiên hay các vi

11


sinh vật (nấm, vi khuẩn…) để thúc đẩy quá trình phân hủy các hydrocarbon dầu mỏ.
Đó là q trình tự nhiên do vi sinh vật (VSV) phân hủy dầu thành các chất khác. Các
sản phẩm có thể tạo ra là CO2, nƣớc hoặc các phân tử không gây ảnh hƣởng xấu đến
mơi trƣờng.
Vi khuẩn là nhóm vi sinh vật chính tham gia phân hủy dầu mỏ. Vi khuẩn
tham gia phân hủy dầu mỏ theo các con đƣờng khác nhau. Dựa trên cơ chế
chuyển hóa dầu của vi khuẩn, chúng đƣợc chia thành 3 nhóm nhƣ sau:
+ Nhóm 1: Bao gồm những VSV phân giải các chất mạch hở.
+ Nhóm 2: Bao gồm những VSV phân hủy các chất hữu cơ có vịng thơm.
+ Nhóm 3: bao gồm những VSV phân hủy cacbohydrat.
Ƣu điểm: Không gây ảnh hƣởng tới môi trƣờng
Nhƣợc điểm: Quá trình phân hủy, phân tách dầu nhờ các tác nhân tự nhiên
nhƣ vi sinh vật hay do mƣa gió cuốn trơi, nhấn chìm xảy ra rất chậm. Khi lƣợng dầu
tràn lớn thì thời gian làm sạch rất dài và gây nhiều tác hại trƣớc khi dầu đƣợc làm
sạch hồn tồn .
Phƣơng pháp này chỉ có ý nghĩa với sự cố thất thoát dầu ở mức độ nhỏ. Nếu
dầu tràn trên mặt nƣớc với lƣợng lớn thì phƣơng pháp này khơng có ý nghĩa [77].
1.2.1.3. Phương pháp hóa học
Là phƣơng pháp xử lý sự cố tràn dầu bằng cách sử dụng các chất phân tán;
các chất keo tụ và hấp thu dầu, các chất phá nhũ tƣơng dầu - nƣớc… Phƣơng pháp
này đƣợc sử dụng để làm sạch dầu khi đã hoặc chƣa sử dụng phƣơng pháp làm sạch
cơ học và trƣờng hợp dầu tràn trong một thời gian dài. Nhìn chung, các hóa chất sử
dụng đƣợc chia làm hai nhóm: nhóm các chất phân tán và nhóm các chất hấp thu.
* Chất phân tán [39]
Các chất phân tán có tác dụng phân tán dầu để đẩy nhanh tiến độ tách dầu ra
khỏi mặt nƣớc. Chúng là các chất hoạt động bề mặt, thành phần cấu tạo bao gồm phần
ƣa nƣớc và phần ƣa dầu, thƣờng đƣợc sử dụng dƣới dạng các sản phẩm thƣơng mại

nhƣ IFO-180, IFO-380, COREXIT-950…Tác nhân phân tán hoạt động nhƣ chất tẩy
rửa, có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt giữa dầu và nƣớc tạo ra những giọt dầu nhỏ.

12


Điều này giúp làm tăng tốc q trình pha lỗng và phân hủy sinh học của dầu và có thể
làm giảm thiệt hại gây ra bởi dầu nổi trên mặt biển cho một số tài nguyên, chim biển...
Ƣu điểm:
- Có thể sử dụng đƣợc trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt (nhƣ các vùng biển
gồ ghề, gió mạnh và sóng nhiều).
- Sử dụng đƣợc cho các vùng rộng bị nhiễm dầu, đặc biệt những nơi máy bay
có thể sử dụng đƣợc, nơi vùng sâu vùng xa, đây cũng là một thuận lợi so với các
phƣơng pháp khác.
- Chất phân tán thúc đẩy quá trình phân hủy dầu bằng cách tăng diện tích bề
mặt có sẵn của vi khuẩn. Kết quả dầu bị phân hủy thành sản phẩm cuối cùng vô hại.
- Chất phân tán làm giảm khả năng kết dính của dầu với các lớp trầm tích, bờ
biển, tàu thuyền…

Hình 1.1. Cơ chế phân tán và tách pha dầu khỏi nƣớc nhờ các chất phân tán
Nhƣợc điểm: Tại thời điểm sử dụng các chất phân tán hóa học có thể gây ảnh
hƣởng xấu đến sinh vật tiếp xúc với chất phân tán: san hô, động vật biển... Do tác
động xấu của chất phân tán đối với sinh vật sống trong vùng xử lý dầu và những tác
dụng phụ của chất phân tán còn lại trong nƣớc sau khi xử lý nên việc sử dụng chất
phân tán bị hạn chế. Kết quả điều tra cho thấy việc sử dụng các chất phân tán trong

13