Nghiên cứu đề xuất và thử nghiệm công nghệ xử lý policlobiphenyl trong dầu biến thế phế thải

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

Bùi Trung Thành

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT VÀ THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
POLICLOBIPHENYL TRONG DẦU BIẾN THẾ PHẾ THẢI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2013


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

Bùi Trung Thành

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT VÀ THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
POLICLOBIPHENYL TRONG DẦU BIẾN THẾ PHẾ THẢI
Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
Mã số: 60 85 02
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS Đỗ Quang Huy

Hà Nội – Năm 2013

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1 ........................................................................................................... 4
TỔNG QUAN ........................................................................................................ 4
1.1. ĐẶC TRƯNG CỦA DẦU BIẾN THẾ ........................................................... 4
1.2. TÍNH CHẤT CỦA POLICLOBIPHENYL .................................................... 5
1.2.1. Cấu tạo của PCBs .................................................................................. 5
1.2.2. Tính chất lý hóa của PCBs...................................................................... 6
1.2.3. Tính độc của PCBs ................................................................................. 7
1.3. SỬ DỤNG PCBS VÀ MỨC ĐỘ GÂY Ô NHIỄM PCBS ................................ 8
1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN HỦY PCBS .................................................. 10
1.4.1. Phương pháp thiêu đốt ......................................................................... 10
1.4.2. Cơng nghệ ơxy hóa ............................................................................... 11
1.4.3. Cơng nghệ khử hóa học ........................................................................ 14
1.4.4. Công nghệ xử lý sinh học ...................................................................... 18
1.5. NHỮNG NGHIÊN CỨU PHÂN HỦY PCBS............................................... 19
1.5.1. Phân hủy PCBs bằng xúc tác oxit kim loại............................................ 20
1.5.2. Phân hủy PCBs bằng xúc tác oxit kim loại chuyển tiếp ......................... 22
1.6. CHUYỂN HĨA PCBS TRÊN BENTONIT .................................................. 25
1.7. TÍNH CHẤT CỦA BENTONIT .................................................................. 27
1.7.1. Giới thiệu chung ................................................................................... 27
1.7.2. Tính chất của montmorillonit ................................................................ 28
1.7.2.1. Tính chất trao đổi cation................................................................. 28
1.7.2.2. Tính chất trương nở........................................................................ 30
1.7.2.3. Tính chất hấp phụ của montmorillonit ............................................ 32
1.7.2.4. Khả năng mất nước của montmorillonit ......................................... 33
1.7.3. Sét bentonit ở Việt Nam ........................................................................ 34
1.8. TRO THAN BAY VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ............................................. 34
CHƯƠNG 2 ......................................................................................................... 36
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................... 36

2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ...................................................................... 36
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................ 36
2.2.1. Hoá chất ............................................................................................... 38
2.2.2. Thực nghiệm ......................................................................................... 39
2.2.2.1. Nghiên cứu phân huỷ PCBs............................................................ 39
a) Nghiên cứu điều chế và khảo sát đặc tính MB trước và sau khi trao đổi
cation ...................................................................................................... 39
b) Điều chế và nghiên cứu khảo sát đặc tính của TB ............................... 41
c) Nghiên cứu phân hủy PCBs................................................................. 41
d) Định tính và định lượng PCBs ............................................................ 43


2.2.2.2. Nghiên cứu phân huỷ khí thốt ra từ q trình phân hủy PCBs ....... 45
a) Điều chế xúc tác .................................................................................. 45
b) Nghiên cứu các đặc trưng của vật liệu xúc tác ..................................... 46
c) Nghiên cứu phân hủy clobenzen trên các hệ xúc tác ............................ 46
CHƯƠNG 3 ......................................................................................................... 48
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................................. 48
3.1. ĐẶC TÍNH CỦA SÉT BENTONIT DI LINH BIẾN TÍNH .......................... 48
3.2. KHẢ NĂNG TRAO ĐỔI HẤP THU CATION ............................................ 49
3.3. ĐẶC TRƯNG HẤP PHỤ PCBS CỦA MB VÀ TB ....................................... 52
3.3.1. Thành phần hóa học của TB ................................................................. 52
3.3.2. Khả năng hấp phụ PCBs của MB và TB ............................................... 54
3.4. PHÂN HỦY NHIỆT PCBS .......................................................................... 54
3.4.1. Phân hủy PCBs trên MB-T1 và SiO2 ..................................................... 55
3.4.2. Phân hủy PCBs trên MB-Tn và MB-Mm ............................................... 56
3.5. PHÂN HỦY CLOBENZEN ........................................................................ 61
3.6. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ PCBS ................................ 62
KẾT LUẬN .......................................................................................................... 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 65

PHỤ LỤC ............................................................................................................. 72


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1. Tính chất hóa lý của một số loại dầu biến thế ............................................. 4
Bảng 2. Độ độc tương đương của PCBs điển hình so với dioxin .............................. 7
Bảng 3. Tính chất vật lý của các kim loại và oxit kim loại có mặt .......................... 24
Bảng 4. Mức độ hidrat hóa của một số cation kim loại [22] ................................... 31
Bảng 5. Lượng muối dùng để trao đổi hấp phụ trên 40 gam MB ............................ 40
Bảng 6. Dung lượng cation kim loại trao đổi hấp phụ trên 100 gam MB................ 40
Bảng 7. Các số liệu thực nghiệm để xây dựng đường ngoại chuẩn ......................... 44
Bảng 8. Thời gian lưu của 6 PCBs trên sắc đồ GC/ECD ........................................ 45
Bảng 9. Bảng số liệu kết quả phân tích các dung dịch chuẩn clobenzen ................. 47
Bảng 10. Thành phần các chất có mặt trong khống MONT .................................. 48
Bảng 11. Các píc đặc trưng của MB và MB trao đổi .............................................. 50
Bảng 12. Thành phần hóa học của Tro than bay biến tính ...................................... 53
Bảng 13. Các sản phẩm sinh ra khi phân hủy PCBs ở 500oC, 60 phút .................... 55
Bảng 14. Các hỗn hợp vật liệu dùng để nghiên cứu phân hủy PCBs ...................... 57
Bảng 15. Các sản phẩm sinh ra khi phân hủy PCBs ở 500oC, 60 phút .................... 59


DANH MỤC HÌNH

Hình 1. Cơng thức cấu tạo tổng qt của PCBs........................................................ 5
Hình 2. Cấu trúc của BENT ................................................................................... 28
Hình 3. Sơ đồ thiết bị dùng để nghiên cứu phân huỷ PCBs .................................... 42
Hình 4. Đường ngoại chuẩn xác định tổng PCBs ................................................... 44
Hình 5. Đường ngoại chuẩn định lượng clobenzen ................................................ 47
Hình 6. Phổ nhiễu xạ tia X của MB đã xử lý bằng NaHCO3 .................................. 51

Hình 7. Phổ nhiễu xạ tia X của MB đã trao đổi hấp thu ......................................... 52
Hình 8. Ảnh SEM của tro than bay trước khi biến tính với NaOH 2M ................... 52
Hình 9. Ảnh SEM của tro than bay sau khi biến tính với NaOH 2M ...................... 53
Hình 10. Phổ XRD của tro than bay khi được biến tính với NaOH 2M .................. 54
Hình 11. Sắc ký đồ phân tích sản phẩm khí phân hủy PCBs ................................. 55
Hình 12. Sắc ký đồ phân tích sản phẩm khí phân hủy PCBs ở 500oC, 60 phút ...... 58
Hình 13. Sắc ký đồ phân tích sản phẩm khí phân hủy PCBs ở 500oC, 60 phút ....... 58
Hình 14. Phổ TPR của hệ xúc tác CuO-Cr2O3-CeO2/γ-Al2O3 ............................. 61
Hình 15. Sơ đồ quy trình xử lý PCBs trong dầu biến thế phế thải .......................... 63


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BENT: Bentonit
CEC: Dung lượng trao đổi cation (CEC)
CPU: Bộ điều khiển máy tính
DTA: Nhiệt vi sai
ECD: Detectơ cộng kết điện tử
GC: Sắc ký khí
MB: Bentonit biến tính kiềm
MB-M: Bentonit biến tính kiềm trao đổi hấp thu cation
meq: mili đương lượng gam
MONT: Montmorillonit
MS: Detectơ khối phổ
PCBs: Policlobiphenyl
PCDD: Policlodibenzo-p-dioxin
PCDF: Policlodibenzofuran
ppb: Một phần tỉ (10-12)
ppm: Một phần triệu (10-6)
ppt: Một phần nghìn tỉ (10-9)
TB: Tro than bay biến tính bằng NaOH 2M

TPR: Khử hóa theo chương trình nhiệt độ
VOCs: Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi
XRD: Nhiễu xạ tia X
XT: Xúc tác


MỞ ĐẦU
Phương pháp xử lý các hợp chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy (POPs)
thường gặp là chơn lấp hoặc thiêu hủy ở nhiệt độ cao, buồng đốt sơ cấp 700oC
và buồng đốt thứ cấp lớn hơn 1.000oC [55]. Các phương pháp xử lý này
thường khơng an tồn, tiêu thụ năng lượng lớn, mặt khác khi thiêu hủy các
hợp chất POPs ở vùng nhiệt độ không đủ cao dễ dẫn đến việc hình thành các
sản phẩm thứ cấp độc hại như dioxin và furan [55, 59]. Phương pháp oxy hóa
nhiệt trên xúc tác oxit kim loại để xử lý POPs và các hợp chất clo hữu cơ khác
đã được các nhà khoa học tập trung nghiên cứu nhằm hạ thấp nhiệt độ phân
hủy chất, và hạn chế hình thành các sản phẩm phụ độc hại. Thông thường, các
xúc tác kim loại quý cho hoạt tính cao nhất khi oxy hoá các hợp chất cơ clo dễ
bay hơi (VOCs). Tuy nhiên, các xúc tác này khơng thích hợp để chuyển hố
VOCs, vì chúng dễ bị mất hoạt tính do các hợp chất clo gây ra. Ở nhiệt độ
cao, hoạt tính xúc tác của oxit kim loại là tương đương với hoạt tính xúc tác
của kim loại quý [14]. Ngày nay, để thay thế cho các xúc tác kim loại quý,
người ta sử dụng các xúc tác oxit kim loại chuyển tiếp, chẳng hạn như Cr2O3,
CuO, Co3O4, TiO2 [28, 31].
Khoáng sét có nhiều tính chất đặc biệt như khả năng hấp phụ cao, có
các trung tâm mang tính axít – bazơ, có khả năng lưu giữ các phân tử nước
trong các khoang trống bên trong khoáng, đặc biệt trong điều kiện nhất định
chúng đóng vai trị như là chất xúc tác cho các phản ứng hóa học [55]. Do
tính chất đặc biệt của khoáng sét, nên loại vật liệu này đã được nghiên cứu sử
dụng để xử lý môi trường, trong đó, khống sét giầu montmorillonit được sử
dụng làm vật liệu hấp phụ, làm chất xúc tác để loại bỏ các chất ô nhiễm vô cơ

và hữu cơ trong môi trường.

1


Việc nghiên cứu sử dụng kết hợp giữa khoáng sét và các oxít kim loại
chuyển tiếp trong phân hủy các hợp chất POPs là một trong những vấn đề thu
hút sự chú ý của các nhà khoa học, tuy nhiên hiện nay chưa có nhiều cơng
trình nghiên cứu về vấn đề này. Do vậy luận văn đã lựa chọn hướng nghiên
cứu vấn đề nêu trên để xử lý một trong số các hợp chất POPs, đó là
policlobiphenyl (PCBs).
Việt Nam là một nước nhập khẩu dầu biến thế có chứa một lượng lớn
PCBs. Đây là một trong các nguồn gây ô nhiễm PCBs lớn nhất ở nước ta hiện
nay, nhưng việc nghiên cứu xử lý PCBs trong các đối tượng khác nhau nói
chung và trong dầu biến thế phế thải nói riêng ở Việt Nam còn chưa được
quan tâm một cách đúng mức.
PCBs là một hỗn hợp gồm 209 chất cơ clo được sử dụng trong dầu biến
thế, làm chất pha chế dầu thủy lực trong thiết bị khai thác mỏ, làm chất dẻo
hóa, và chất cho vào mực in, ... PCBs là hợp chất có khả năng gây ung thư,
gây ảnh hưởng đến hệ thần kinh, hệ miễn dịch, hệ nội tiết, hệ sinh dục trên
người và động vật. PCBs là chất rất bền và khó phân hủy bằng các con đường
sinh học và hóa học. Thực hiện phân hủy PCBs khơng đúng quy cách có thể
làm phát sinh ra các hợp chất độc hơn như dioxin và furan. Do các đặc tính
nêu trên, PCBs đã bị cấm sử dụng từ năm 1979 và tiến tới loại bỏ chúng khỏi
các vật dụng theo quy định của Nghị định Stockholm năm 2001.
Với mục tiêu hướng đến thực hiện Nghị định Stockholm năm 2001 và
góp phần vào việc xử lý PCBs nhằm ngăn chặn không để PCBs phát thải gây
ô nhiễm môi trường từ dầu biến thế nói chung và dầu biến thế phế thải nói riêng,
luận văn lựa chọn thực hiện đề tài "Nghiên cứu đề xuất và thử nghiệm công nghệ
xử lý policlobiphenyl trong dầu biến thế phế thải".

2


Những nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu sử dụng vật liệu hấp phụ PCBs trong phân hủy nhiệt đối
với PCBs.
- Nghiên cứu sử dụng bentonit biến tính bằng NaHCO3 và các cation
Cu(II), Ni(II) và Ce(III) làm chất xúc tác cho phản ứng phân hủy nhiệt đối
với PCBs.
- Tiến hành phân hủy nhiệt PCBs với sự trợ giúp của xúc tác ở nhiệt độ
500oC.
- Đánh giá phân hủy nhiệt xúc tác đối với clobenzen – một hợp chất
thường có mặt trong khí thải phân hủy nhiệt PCBs.
- Từ kết quả nghiên cứu đề xuất mơ hình cơng nghệ xử lý PCBs.

3


Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. ĐẶC TRƯNG CỦA DẦU BIẾN THẾ

Dầu biến thế là sản phẩm lỏng thu được từ dầu mỏ. Dầu biến thế gồm
hỗn hợp các hidrocacbon với thành phần bao gồm: parafin, naphthen, các hợp
chất thơm, các hợp chất naphthen thơm và các hợp chất PCBs. Ngoài ra, trong
dầu biến thế còn chứa một lượng nhỏ các dẫn xuất của hidrocacbon có chứa
các nguyên tố nitơ, lưu huỳnh, oxy trong phân tử. Để chống lại quá trình tạo
bám và oxy hóa, dầu biến thế cịn được cho thêm một lượng khoảng 0,3%
chất 2,6-ditert butylparacresol [62]. Ngày nay, người ta thay dầu biến thế có

chứa các yếu tố độc hại như PCBs bằng loại dầu có chứa các hợp chất
hidrocacbon đã được flo hóa hoặc các hợp chất hidrocacbon silicon.
Có thể nêu tóm tắt những thành phần chính của dầu biến thế bao gồm
các paraphin, olefin, naphthen, chất thơm, các hợp chất dimetyl silicon và
etylen glycol, các hợp chất PCBs, các chất chống oxy hóa. Tính chất hố lý
của một số loại dầu biến thế được nêu trong bảng 1 [62].
Bảng 1. Tính chất hóa lý của một số loại dầu biến thế
Đặc trưng
Tỷ trọng ở 20oC, g/ml
Chỉ số khúc xạ, 20oC
Chỉ số độ nhớt
Độ tán sắc đặc trưng
Trọng lượng phân tử
Tổng lượng sunfua, %
Lượng sunfua, sunfit, %
Công thức tổng HC, CnH2n-x

Dầu 1
0,9227
1,5160
- 47
138
298
1,3
0
CnH2n-8,5

4

Dầu 2

0,9555
1,5315
- 34
149
308
5,0
3,6
CnH2n-9

Dầu 3
0,9540
1,5235
- 29
142
308
6,5
5,8
CnH2n-7


Các hidrocacbon trong dầu biến thế có cơng thức chung là CnH2n-x,
trong đó x có thể là các giá trị 7; 8,5 và 9; trọng lượng phân tử dao động từ
298 - 308. Các hợp chất PCBs trong dầu biến thế thường dùng một trong các
sản phẩm thương mại như: 1242; 1248 hoặc 1254, trong đó nồng độ PCBs có
thể lên tới hàng nghìn mg/1kg dầu.
1.2. TÍNH CHẤT CỦA POLICLOBIPHENYL

1.2.1. Cấu tạo của PCBs
Policlobiphenyl là một hỗn hợp gồm 209 hợp chất cơ clo tạo thành các
nhóm đồng đẳng và đồng phân khác nhau, trong phân tử của mỗi chất có từ

một đến mười ngun tử clo đính vào vịng biphenyl, hợp chất được cấu tạo
nên từ hai vòng benzen liên kết với nhau. Công thức tổng quát của PCBs là
C12H10-xClx, với x>1, hình 1.

Hình 1. Cơng thức cấu tạo tổng quát của PCBs

PCBs là một hợp chất nhân tạo, được điều chế từ phản ứng clo hóa
biphenyl với xúc tác FeCl3 hoặc hình thành trong quá trình xử lý chất thải.
PCBs đã từng được sử dụng trong các sản phẩm như thiết bị điện, chất phủ bề
mặt, mực, keo dán, các chất làm chậm bốc cháy và sơn.
Sự khác nhau về số lượng clo, cũng như vị trí của nhóm thế, tạo ra 209
chất khác nhau. Năm 1980, các chất trong họ PCBs đã được Ballschmiter và
Zell sắp xếp, phân loại theo số thứ tự từ 1 đến 209, theo quy tắc IUPAC.

5


Do PCBs được cấu tạo từ 2 vòng benzen liên kết với nhau, cấu dạng
tồn tại có năng lượng thấp nhất của PCBs là dạng hai vòng benzen nằm trên
cùng một mặt phẳng, và tạo ra một hệ hai vòng liên hợp. Hiệu ứng liên hợp
của các nguyên tử clo trong PCBs thường làm cho hệ hai vòng liên hợp này
bền vững hơn. Tuy nhiên sự có mặt của nguyên tử clo ở các vị trí octo có thể
gây ra hiệu ứng không gian làm cho hệ liên hợp này kém bền vững, khiến cho
cấu dạng tồn tại chủ yếu của PCBs trong trường hợp này có thể là dạng hai
vịng benzen nằm vng góc với nhau.
1.2.2. Tính chất lý hóa của PCBs
PCBs là hợp chất khơng mùi, khơng vị, màu sắc biến đổi từ không màu
đến màu vàng nhạt và là một chất lỏng nhớt. PCBs tan ít trong nước (0,0027 –
0,42 ng/L), có áp suất hơi thấp ở nhiệt độ thường, tuy nhiên lại tan nhiều
trong hầu hết các dung mơi hữu cơ. Nó có điện trở lớn, hằng số điện mơi cao.

PCBs có tính bền nhiệt cao, bền vững với cả các axit, bazơ, cũng như bền khi
ở các điều kiện oxi hóa và thủy phân trong sản xuất cơng nghiệp. Do có tính
bền nhiệt rất cao nên PCBs được sử dụng trong cơng nghiệp hóa chất, điện và
cơ khí.
Trong đất, PCBs bị phân hủy thành nhiều sản phẩm khác nhau, chủ yếu
là sản phẩm đề clo hóa và hidroxyl hóa. Ở sơng hồ, PCBs dính vào các lớp
trầm tích nơi mà chúng có thể bị chơn lấp trong một thời gian dài, sau đó
chúng được tách ra và đi vào trong môi trường nước và không khí. Trong
nước, sự phân huỷ PCBs chậm hơn và có thể xảy ra dưới ảnh hưởng của ánh
sáng mặt trời và các vi sinh vật. Những sinh vật này cũng đóng vai trị quan
trọng trong việc phân huỷ PCBs trong đất và trong các lớp trầm tích. PCBs
trong khơng khí có thể đi vào mơi trường đất thơng qua mưa, gió và tuyết rơi
hoặc tiếp tục tồn tại trong mơi trường khơng khí dưới dạng hạt. Trong khơng
khí PCBs bị phân huỷ bởi tác động trực tiếp của ánh sáng mặt trời và phải mất

6


khoảng vài ngày đến vài tháng mới phân huỷ được một nửa số lượng PCBs
ban đầu. PCBs trong môi trường có thể bị oxy hóa tạo thành các hợp chất vơ
cùng độc hại như dioxin hoặc các hợp chất furan.
Ngồi ra, PCBs cịn có khả năng tích lũy lâu dài trong cơ thể sinh vật.
PCBs đi vào cơ thể thông qua chuỗi thức ăn. PCBs được tìm thấy trong các
mơ mỡ của động vật sống trong nước và trên mặt đất, đặc biệt là những động
vật ở đầu của các chuỗi thức ăn.
Chính vì vậy, việc ngăn ngừa, kiểm sốt và xử lý PCBs từ nguồn,
không để PCBs phát thải ra môi trường là mục tiêu nghiên cứu của luận văn.
1.2.3. Tính độc của PCBs
Các PCBs có mức độ độc tính khác nhau, PCBs thể hiện độc tính mạnh
nhất khi khơng có ngun tử Cl ở vị trí octo, hai hoặc ba nguyên tử Cl ở vị trí

meta và para. Khi có thêm một ngun tử Cl ở vị trí octo, ảnh hưởng độc của
PCBs giảm rõ rệt. Trong một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng độc tính của các diocto PCBs giảm khoảng 4-6 lần so với trước khi thay thế Cl vào vị trí octo.
Mặc dù PCBs khơng thể hiện tính độc ngay tức khắc, nhưng khi bị
nhiễm ở liều lượng 0,2  0,5g PCBs/kg, bệnh nhân có thể bị xám da, hỏng
mắt, nổi mụn, ... WHO đã chỉ ra 5/14 chất trong hỗn hợp PCBs gồm PCB81,
PCB77, PCB126, PCB169, PCB123 có độc tính cao nhất. Hệ số độ độc tương
đương so với dioxin của 5 PCBs nói trên được chỉ ra trong bảng 2 [20].
Bảng 2. Độ độc tương đương của PCBs điển hình so với dioxin

Chất

Số thứ tự theo
IUPAC

3,4,4,5-TCB
3,3,4,4’-TCB
2’,3,4,4’,5-PCB
3,3,4,4’,5-PCB
3,3’,4,4’,5,5’- HCB

81
77
123
126
169

7

WHO-TEF
Người/động vật

(1997)
0,0001
0,0001
0,0001
0,1
0,01

WHO/IPCSTEF
(1993)
0,0005
0,0001
0,1
0,01


Rất khó xác định được việc nhiễm PCBs tới mức độ nào thì ảnh hưởng
đến sức khoẻ của con người, vì những người khác nhau thì bị nhiễm với số
lượng và các chất PCBs khác nhau; và mức độ gây độc của PCBs đối với một
số người có thể tăng lên nếu họ bị nhiễm cùng lúc với các chất độc khác.
Nhiều nghiên cứu cho thấy có sự liên quan giữa nhiễm độc PCBs và nguy cơ
ung thư hệ tiêu hoá, gan và da. Hơn nữa, hàm lượng PCBs trong máu cao có
thể liên quan tới ung thư hệ bạch huyết. Nhiễm độc PCBs có thể ảnh hưởng
đến q trình sinh sản của người, đặc biệt nó làm giảm khả năng sinh sản ở nữ
và làm giảm số lượng tinh trùng của nam giới. Nếu nhiễm PCBs diễn ra trong
thời kỳ mang thai và cho con bú có thể dẫn tới sự lớn lên và phát triển chậm
của bào thai và trẻ sơ sinh, cũng như làm giảm khả năng miễn dịch của trẻ. Sự
phơi nhiễm chất này cũng có thể liên quan tới những ảnh hưởng về thần kinh
(như tình trạng tê liệt và đau đầu), khả năng nhiễm bệnh thường xuyên hơn,
sự thay đổi màu của da, đặc biệt là các chứng phát ban và ngứa [61].
Một số PCBs có độc tính cao đã được WHO nghiên cứu, phân loại mức

độ độc. Theo tài liệu của WHO và ý kiến của nhiều chuyên gia đã chỉ ra 14
PCBs có độc tính cao nhất, gồm: PCB 77, PCB 81, PCB 105, PCB 114, PCB
118, PCB 123, PCB 126, PCB 156, PCB 157, PCB 167, PCB 169, PCB 170,
PCB 180, PCB 189. Tất cả 14 chất nêu trên đều có đặc tính cấu trúc tương tự
PCDD và PCDF, khó phân hủy, xâm nhập và tích tụ theo chuỗi thức ăn, và đều
gây hậu quả giống dioxin [20, 61].
1.3. SỬ DỤNG PCBs VÀ MỨC ĐỘ GÂY Ô NHIỄM PCBs

PCBs được sản xuất cơng nghiệp từ năm 1929 tại Hoa Kỳ, nó được sử
dụng trong nhiều lĩnh vực như làm chất điện môi trong biến thế, làm chất pha
chế dầu thủy lực trong thiết bị khai thác mỏ, làm chất dẻo hóa, chất cho vào
mực in, chất làm lạnh, chất xúc tác trong cơng nghiệp hóa dầu. Tuy nhiên do

8


PCBs có độc tính cao, nguy hiểm, khó phân hủy lý, hóa, sinh nên từ năm
1979 việc sản xuất PCBs đã bị cấm sử dụng trên tồn thế giới.
Q trình sử dụng PCBs đã để lại khá nhiều hậu quả môi trường
nghiêm trọng. Một số sự cố môi trường tại Hoa Kỳ và một số nước châu Âu
do PCBs gây ra đã được ghi nhận. Trong giai đoạn từ năm 1947 đến 1977, hai
nhà máy sản xuất thiết bị điện tại New York, Hoa Kỳ đã thải một lượng lớn
PCBs vào sông Upper Hudson khiến cho các sinh vật thủy sinh ở đây bị
nhiễm PCBs ở mức nồng độ cao. Điều đó đã khiến cho Cục Bảo vệ Mơi
trường bang New York phải ra lệnh cấm đánh bắt cá trên dịng sơng này. Năm
1999, sau hơn 20 năm lệnh cấm sản xuất PCBs trên tồn thế giới có hiệu lực,
sự kiện “Dioxin” đã gây rối loạn cho chính phủ Bỉ khi các nhà khoa học nước
này phát hiện có PCBs và dioxin trong trứng và thịt gà do nước này sản xuất.
Trong khi đó ở Ireland người ta đã chỉ ra rằng đất ở một số khu vực của nước
này bị nhiễm PCBs với hàm lượng cao gấp 80 đến 200 lần tiêu chuẩn cho

phép của EU [29].
Việt Nam là nước không sản xuất PCBs nhưng đã từng nhập khẩu các
thiết bị cơng nghiệp có chứa PCBs (máy biến áp, tụ điện, máy cắt, chất bịt
kín, ...). Trước năm 1985, tổng lượng dầu biến thế chứa PCBs được nhập
khẩu kèm theo các thiết bị điện từ Liên Xô, Trung Quốc, Rumani, ... vào Việt
Nam có lúc lên đến 27.000 – 30.000 tấn/năm. Việt Nam đã tiến hành một số
nghiên cứu điều tra ban đầu trong ngành điện. Căn cứ vào các báo cáo, có thể
ước tính số lượng thiết bị điện có khả năng chứa PCBs là vào khoảng 11.800
thiết bị (1.800 tụ điện và 10.000 máy biến áp); và số lượng dầu có thể chứa
PCBs là vào khoảng 7.000 tấn [16].
Như vậy, với lượng PCBs đã nêu, Việt Nam có nguy cơ bị nhiễm PCBs
ở mức độ cao nếu khơng có các biện pháp quản lý các chất có chứa PCBs và
các nguồn phát thải PCBs kịp thời và hợp lý. Bên cạnh đó cần sớm xác định

9


và áp dụng các kỹ thuật để xử lý, loại bỏ an toàn PCBs trong các đối tượng
trên.
1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN HỦY PCBs

Để tiêu hủy an toàn PCBs, thế giới đã và đang nghiên cứu ứng dụng
nhiều công nghệ xử lý khác nhau, mỗi cơng nghệ đều có các thế mạnh và hạn
chế riêng. Có nhiều phương pháp xử lý PCBs trên thế giới đang được nghiên
cứu và áp dụng. Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều cơng trình nghiên cứu xử
lý PCBs [4, 53], nhưng có thể tóm tắt thành các nhóm phương pháp xử lý
PCBs chủ yếu, đó là cơng nghệ xử lý thiêu đốt ở nhiệt độ cao [48, 58], cơng
nghệ ơxy hóa, cơng nghệ khử hóa học [40, 51] và cơng nghệ sinh học [47].
1.4.1. Phương pháp thiêu đốt
Đây là phương pháp đã được nghiên cứu nhiều nhất và cũng là phương

pháp đang được ứng dụng ở nhiều nước, đặc biệt là các nước công nghiệp
phát triển như Mỹ, Canada, Pháp, ...
Thiêu huỷ bằng đốt là quá trình đốt cháy các vật liệu phế thải ở nhiệt độ
cao. Nếu các thiết bị thiêu huỷ bằng đốt được thiết kế và hoạt động chuẩn xác,
các hợp chất cơ clo sẽ được chuyển hố hồn tồn thành CO2, nước và khí
HCl. Với nhiệt độ vận hành trên 1.200oC, thời gian 2 giây, q trình đốt cháy
hồn toàn sẽ đạt tới hiệu suất phân huỷ 99,9999% đối với bất kỳ chất hữu cơ
nào, ngoại trừ fluorocarbon.
Liên minh châu Âu đã xây dựng Tiêu chuẩn 94/67/EC về thiêu đốt chất
thải nguy hại, trong đó quy định ngưỡng phát thải trung bình PCDD/PCDF ở
mức 0,1 ng TEQ/m3 khí thải trong thời gian từ 6 đến 8 giờ. Ngoài ra, Tiêu
chuẩn này còn quy định một số giới hạn khác như:
+ Phải duy trì nhiệt độ trên 850oC trong ít nhất 2 giây để tiêu hủy
PCDD/PCDF và tránh phát sinh ra các chất khác;

10


+ Nếu đốt trên 1% các chất hữu cơ halogen thì nhiệt độ phải tăng lên ít
nhất 1.100oC (áp dụng đối với PCBs);
+ Trong 12 tháng vận hành đầu tiên, cứ 2 tháng/lần phải tiến hành đo
kiểm tra (6 lần/năm);
+ Ít nhất phải tiến hành đo kiểm tra 2 lần/năm trong các năm tiếp theo.
Cơ quan Bảo vệ môi trường Mỹ (USEPA) yêu cầu các lò đốt hiệu suất cao
dùng để tiêu hủy PCBs phải đạt một số tiêu chuẩn kỹ thuật nhất định. Khi tiêu
hủy chất lỏng chứa PCBs, lị đốt phải có thời gian lưu cháy 2 giây tại nhiệt độ
1.200oC và 3% ôxy trong buồng đốt; hoặc lưu 1,5 giây ở nhiệt độ 1.600oC và
2% lượng ôxy trong buồng đốt. Trong điều kiện này, hiệu suất tiêu hủy các
chất PCBs dạng khơng lỏng có thể đạt ít nhất 6 số 9 (99,9999%).
Thiêu đốt ở nhiệt độ cao là kỹ thuật được áp dụng rộng rãi trên thế giới

từ trước tới nay để phá hủy cấu trúc hóa học bền vững của PCBs. Có thể đốt
trong lị đơn kỳ như trong lò nung xi măng, hay đa kỳ, thông thường là 2 kỳ:
ban đầu cho bay hơi PCBs từ hợp chất rắn (như đất hoặc chất thải rắn), sau đó
đốt hơi thu được ở nhiệt độ cao hơn để đảm bảo khí đó bị tiêu hủy hồn tồn.
1.4.2. Cơng nghệ ơxy hóa
Chủ yếu là cơng nghệ ơxy hóa nước siêu tới hạn (SCWO, SuperCritical Water Oxidation), công nghệ ôxy hóa tiên tiến, công nghệ xúc tác
quang hóa. Công nghệ SCWO là q trình ơxy hóa nhiệt có khả năng tiêu hủy
các chất thải lỏng và rắn có đường kính nhỏ hơn 200µm. Cơng nghệ này phù
hợp cho xử lý nước và các dung dịch nước, bùn, các hợp chất dạng dầu, chất
lỏng hữu cơ, đất và chất thải dạng rắn (có đường kính hạt < 200 µm) và các
chất POPs có hàm lượng hữu cơ nhỏ hơn 20%. Hiệu suất tiêu hủy hầu hết các
chất POPs đo được đạt trên 99,99%.
Công nghệ SCWO phá hủy chất thải hữu cơ trong một hệ thống hồn
tồn kín, sử dụng một chất oxy hóa trong nước ở nhiệt độ và áp suất trên điểm

11


tới hạn của nước (374oC và 22 MPa). Trong điều kiện này, các chất hữu cơ
trở nên rất dễ tan trong pha nước, phản ứng diễn ra nhanh chóng sinh ra
cacbon dioxit, nước, các muối và axit vô cơ. UNEP nhận định, “Công nghệ
SCWO đã được dùng trong nhiều năm nhưng các hệ thống trước kia gặp phải
các vấn đề về độ tin cậy, ăn mịn và độ kín. Các cải tiến gần đây của Foster
Wheeler và General Atomics đã giải quyết triệt để các vấn đề này bằng lò
phản ứng thiết kế đặc biệt và các vật liệu chịu ăn mịn” [39,52].
Khi ơxy hóa các hợp chất halogen, có thể tạo ra HCl nên công nghệ này
yêu cầu phải có các biện pháp xử lý HCl bởi vì HCl là khí có thể ăn mịn lị
phản ứng và hệ thống điều chế. Do đó, thiết bị xử lý có thể dùng hợp kim
titan, mặc dù rất đắt và không sẵn có nhưng sẽ tránh được ăn mịn do clo gây
nên. Ngồi ra, hệ thống cũng địi hỏi nguồn cung cấp điện, nước và ơxy, nhân

viên vận hành phải có tay nghề cao. Hiện nay có nhiều cơng ty của Mỹ và
Nhật dùng công nghệ SCWO hoặc các biến thể của cơng nghệ này.
Cơng nghệ ơxy hóa tiên tiến (AOP, Advanced Oxidation Process) có
thể khử PCBs và thuốc trừ sâu có trong nước, dung dịch nước và nước ngầm.
Cơng nghệ này khơng thích hợp đối với các chất rắn hữu cơ và chất lỏng hữu
cơ dạng dầu. Công nghệ AOP phá hủy các hợp chất hữu cơ nguy hại trong
nước bằng nhiều dạng tổ hợp các quá trình khác nhau như UV/ozon,
UV/hidro peroxit hay UV với ozon và peroxit. Quá trình UV/oxi hóa kết hợp
sử dụng ánh sáng cực tím (UV) và chất ơxy hóa hóa học như ozon (O3) và
hidro peroxit (H2O2) để phá hủy các hợp chất hữu cơ. Ánh sáng UV phản ứng
với H2O2 để tạo ra gốc hidroxyl (OH-). Các gốc hidroxyl này sẽ phản ứng với
các chất ô nhiễm tạo thành CO2, H2O và ion cịn dư như Cl-.
AOP là cơng nghệ đã được kiểm chứng và thương mại hóa (Rayox,
Ultro, ...), đạt hiệu suất tiêu hủy cao (95% đối với PCBs và thuốc trừ sâu có
trong nước ngầm). Các kết quả nghiên cứu cho thấy, công nghệ này không

12


phát sinh các sản phẩn phụ độc hại, mặc dù có thể gặp một số vấn đề về khí
thải liên quan đến ozon (chất ơxy hóa) trong một vài hệ thống UV/ơxy hóa.
Nhìn chung, các cơng nghệ AOP rất phức tạp do ozon khơng bền và có
xu hướng tách các phân tử ôxy và cần tạo ra ozon tại chỗ. Quy trình này yêu
cầu các vật liệu xây dựng chất lượng cao và đội ngũ nhân viên kỹ thuật có tay
nghề tốt để tránh các rủi ro bị phơi nhiễm. Có thể áp dụng cơng nghệ AOP tùy
từng trường hợp hoặc có thể làm một phần trong hệ thống xử lý làm sạch
nước thải hay xử lý nước mặt bị ô nhiễm.
Công nghệ xúc tác quang hóa tăng cường sử dụng TiO2 có khả năng
tiêu hủy PCBs, dioxin, furan và thuốc trừ sâu/thuốc diệt cỏ trong đất, nước và
dung dịch nước và bùn. Các hợp chất hữu cơ, ví dụ thuốc trừ sâu cơ-clo, có

thể bị tiêu hủy hồn tồn trong mơi trường nước bằng tia UV có mặt ơxy và
chất xúc tác quang hóa TiO2. Dung dịch này được đặt vào trong lị phản ứng
có chất xúc tác quang hóa là TiO2 (0,1 - 0,5 % khối lượng). Các chất xúc tác
được tách ra sau phản ứng bằng các biện pháp khác nhau. Q trình phân hủy
các chất ơ nhiễm diễn ra nhanh chóng. Hiệu suất tiêu hủy đạt từ 92,95 % cho
thuốc diệt cỏ, 99,99 % đối với PCBs.
Cho đến nay, chưa phát hiện công nghệ này phát thải bất cứ sản phẩm
nào ra môi trường nên rủi ro cho con người và môi trường của công nghệ này
rất thấp. Xét về mặt quy trình cơng nghệ thì khả năng phơi nhiễm lên con
người cũng rất thấp. Công nghệ này được khuyên dùng để tiêu hủy POPs ở
mức từ hàm lượng cao và đến hàm lượng thấp trong dung dịch nước, trong
môi trường đất hoặc bùn, nhưng chỉ thích hợp xử lý với quy mơ nhỏ (nước
ngầm). Gần đây, các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu kiểm tra các chất
xúc tác thay thế và thử kết hợp một số chất xúc tác với nhau (ví dụ:
MnOx/TiO2-Al2O3 và V2O5 chứa TiO2/WO3) và đã thu được kết quả khả

13


quan. Tuy nhiên, còn rất nhiều việc phải làm để thương mại hóa và đưa các kỹ
thuật mới này vào ứng dụng rộng rãi.
1.4.3. Cơng nghệ khử hóa học
Bao gồm các cơng nghệ khử hóa học pha khí (GPCR, Gas Phase
Chemical Reduction), khử clo xúc tác bazơ (BCD, Base Catalysed
Dechlorination), cơng nghệ solvat hóa điện tử (SET, Solvates Of Electronic
Technology), cơng nghệ thủy tinh hóa tại chỗ (ISV), cơng nghệ plasma và
khử natri.
Công nghệ GPCR được dùng để xử lý HCB, PCBs, PCDD, PCDF và
thuốc trừ sâu trong các môi trường khác nhau như rắn, đất, trầm tích, lỏng
(dầu), khí, thiết bị điện đạt hiệu suất tiêu hủy rất cao (trên 99,9999 %). Đây là

một quy trình gồm 2 giai đoạn. Ban đầu là nung nóng chất thải khơng có mặt
ôxy tới nhiệt độ khoảng 600oC, giải hấp hợp chất hữu cơ vào pha khí. Pha rắn
và lỏng của chất thải sẽ được xử lý và làm lạnh trước khi đem tiêu hủy. Ở giai
đoạn 2 sẽ xảy ra phản ứng nhiệt hóa pha khí giữa hidro với các hợp chất hữu
cơ ở nhiệt độ cao (khoảng 850oC) trong lò phản ứng. Hidro sẽ khử các hợp
chất hữu cơ tạo thành metan, hidro clorua (nếu trong chất thải có chứa clo) và
một lượng nhỏ các hidrocacbon có trọng lượng phân tử thấp trong lị phản
ứng GPCR. Sau đó các khí bị khử sẽ được lọc để loại bỏ các hạt và axit trước
khi được lưu trữ làm nhiên liệu tái sử dụng. Nếu có thể chuyển lượng metan
phát sinh thành hidro thì có thể thực hiện quy trình này mà khơng cần cung
cấp thêm lượng hidro từ bên ngồi. Do phản ứng khử xảy ra trong pha khí nên
nhất thiết phải tiến hành các bước tiền xử lý đối với chất thải rắn và lỏng,
nhưng đối với vật liệu thải thì khơng u cầu phải khử nước.
GPCR được xem là một “cơng nghệ cao” cũng đồng nghĩa với việc địi
hỏi các nhân sự vận hành nhà máy phải có trình độ năng lực cao. Vật liệu thô
và các chất đi kèm cần thiết cho quy trình này gồm hidro (ít nhất khi khởi

14


động), nước, chất ăn da và nguồn điện. Sử dụng hidro ở nhiệt độ cao sẽ có rủi
ro rất cao do đó cần có các biện pháp tổng thể về an toàn đối với hỏa hoạn.
Ngoài ra, các biện pháp tiền xử lý có thể là nhân tố hạn chế khi cần làm sạch
các thiết bị có kích thước lớn, hoặc khi xử lý chất thải chứa asen, thủy ngân
có thể tạo ra các hợp chất asen và thủy ngân có tính độc cao. Cơng nghệ
GPCR có thể được áp dụng tại Việt Nam nhưng khả năng ứng dụng có thể
hạn chế do chi phí cao và tính phức tạp của cơng nghệ.
Cơng nghệ BCD (Base-Catalyzed Decomposition) do phịng thí nghiệm
kỹ thuật giảm thiểu rủi ro của Cơ quan Bảo vệ môi trường Mỹ (EPA) phối
hợp với Trung tâm kỹ thuật Naval (NFESC) xây dựng để làm sạch các chất

lỏng, chất rắn, bùn và trầm tích bị ơ nhiễm các hợp chất hữu cơ clorua, đặc
biệt là PCBs, PCDD và PCDF. Quy trình BCD xử lý các chất thải với sự có
mặt của một hợp chất phản ứng là hidrocarbon có điểm sơi lớn, chất kiềm
(NaOH hoặc natri bicacbonat) và chất xúc tác. Khi nhiệt độ lên đến 315 500oC, chất phản ứng sẽ tạo ra nguyên tử hidro có tính phản ứng mạnh sẽ
phản ứng với các hợp chất cơ-clo và các chất thải khác. Các chất cặn còn lại
từ quá trình phân hủy là cặn cacbon trơ và muối natri. Sau phản ứng, các cặn
rắn được tách khỏi dầu cặn bằng tỷ trọng hoặc ly tâm và có thể tái sử dụng
dầu và chất xúc tác đó.
Áp dụng quy trình BCD để xử lý DDT, PCBs, PCDD và PCDF đạt hiệu
quả rất cao, có thể phá hủy 99,9999 %. Quy trình BCD có thể diễn ra liên tục
hoặc theo từng mẻ/khối, xử lý từ 100 kg/giờ - 20 tấn/giờ đối với chất thải rắn
nếu xử lý liên tục, và từ 1 - 5 tấn/mẻ, 2 - 4 mẻ/ngày đối với chất thải rắn nếu
xử lý theo từng mẻ. Chất thải có nồng độ ơ nhiễm càng cao thì đòi hỏi thời
gian phản ứng càng lâu. Khi áp dụng công nghệ BCD, cần đảm bảo các yếu tố
như nhân viên vận hành có năng lực cao, có quy trình quản lý và kiểm tra an
tồn chặt chẽ và có chương trình bảo trì, bảo dưỡng rất tốt. Cơng nghệ này

15


cũng có thể áp dụng ở Việt Nam nhưng chi phí cao và khá phức tạp khi vận
hành.
Cơng nghệ SET (Solvat Electronic Technology) có thể phá hủy các hợp
chất hữu cơ chứa halogen, PCBs, thuốc trừ sâu, CFC, PCDD và PCDF và các
dung mơi clo khác có trong các dạng chất thải khác nhau (đất, trầm tích, bùn,
dầu, kim loại, chất lỏng không chứa nước, bê tông). Hiệu suất tiêu hủy đối với
hầu hết các chất POPs có thể đạt từ 95 – 99 %. SET là quy trình khử
hidrocacbon chứa halogen trong hỗn hợp natri hoặc kim loại kiềm khác trong
dung môi amoniac. Do natri tan trong amoniac nên nó phân hủy thành các ion
natri và electron. Các điện tử solvat trong dung dịch hoạt động như chất khử

mạnh dẫn đến việc loại bỏ halogen (chủ yếu là clo) trong phân tử hữu cơ và
khử các chất ô nhiễm khác. Đây là phản ứng tỏa nhiệt mạnh. Trong ứng dụng,
các vật liệu ô nhiễm được đặt trong thùng bịt kín và trộn trong điều kiện
phịng với dung mơi chứa các điện tử, và nhanh chóng khử halogen. Tùy theo
mơi trường nền của chất thải cần xử lý mà quy trình này cần yêu cầu phải tiến
hành tiền xử lý hoặc/và hậu xử lý. Phương pháp tiền xử lý bao gồm khử nước,
nghiền, rửa... và hậu xử lý gồm đo chuẩn pH, thu amoniac, ... Khi áp dụng
công nghệ SET, sẽ có thể gặp một số khó khăn như: nếu thiếu chất khử thì
cơng nghệ SET chỉ phân hủy được một phần chất ơ nhiễm; nếu thừa chất khử
thì sẽ để lại vệt natri, natri có tính phản ứng mạnh và dễ cháy hoặc thậm chí
dễ nổ nếu tiếp xúc với ôxy hoặc nước; phản ứng trong công nghệ SET tỏa
nhiệt mạnh, đó là vấn đề đáng quan tâm đối với nhà máy lớn; cơng nghệ SET
có tính ăn mịn lớn và có thể sinh ra các phụ phẩm độc hại, ... Do có nhiều
nhược điểm như trên, đặc biệt là các rủi ro liên quan đến an toàn và sức khỏe
nên cơng nghệ này khó khả thi để áp dụng tại Việt Nam.
Công nghệ khử natri dựa trên nguyên lý tương tự như công nghệ SET
nhưng chủ yếu dùng để loại bỏ PCBs trong dầu biến áp. Natri kim loại phân

16


tán trong dầu khoáng sẽ phá hủy PCBs. Natri phản ứng với nguyên tử clo
trong cấu trúc của PCBs tạo thành muối và các biphenyl. Có thể dùng cơng
nghệ khử natri trong các hệ thống xử lý chất thải cố định hoặc lưu động. Dựa
trên cùng một nguyên lý có thể dùng các chất kiềm khác để khử clo trong các
hợp chất hữu cơ. Ví dụ, cơng nghệ tert-butoxit kali được thương mại hóa ở
Nhật từ năm 2004; với một nhà máy xử lý 36.000 L/ngày. Hiệu suất tiêu hủy
đạt từ 99,98 - 99,99 %. Công nghệ này đã được kiểm chứng, có thể áp dụng
tại Việt Nam để xử lý dầu máy biến áp.
Cơng nghệ thủy tinh hóa tại chỗ (ISV) thích hợp để xử lý đất, cặn bùn

trầm tích và các chất thải ơ nhiễm PCBs, PCDD và PCDF, thuốc diệt cỏ, dầu
nhiên liệu. Hiệu suất đạt được từ 90 - 99,99 %. Nguyên lý hoạt động của ISV
là đưa các điện cực than chì lớn vào trong đất, điện phóng ra từ điện cực này
tới điện cực khác xuyên qua đất, nhiệt độ đạt được dao động từ 1.400 2.000oC biến đất thành dạng nung chảy. Các điện cực di chuyển sâu hơn khi
đất hóa lỏng và tiếp tục nung chảy đất cho đến khi đạt được độ sâu cực đại
(ước lượng đạt được là 9 m). Sau đó, ngắt điện và đất bị rắn hóa thành thủy
tinh. Các chất ô nhiễm hữu cơ bị chuyển thành khí và được thu gom, vận
chuyển để xử lý. Trước khi áp dụng công nghệ ISV, cần tiến hành đo độ thấm
từ và tỷ trọng tại địa điểm xử lý. Cơng nghệ này địi hỏi cung cấp đủ cho đất
một lượng vật liệu tạo thủy tinh (silicon, ôxit nhôm) và kim loại và các vật
liệu cần thiết khác (điện cực, máy biến áp để phát điện, nắp thu khí thải, hệ
thống xử lý khí thải, nước). Hạn chế của cơng nghệ ISV nằm ở độ dài của
điện cực và tính sẵn có của nguồn điện cung cấp. Ngồi ra, các hợp chất hữu
cơ khơng bền và sản phẩm đốt có thể thốt ra từ hệ thống xử lý khí thải, do đó
để tránh phát thải các khí nguy hiểm phải làm khơ đất trước khi nung chảy.
Nếu có hệ thống xử lý khí thải được thiết kế tốt thì sẽ ngăn ngừa được sự rị
rỉ, độ rủi ro của cơng nghệ này đối với môi trường và con người, hạn chế đến

17


mức thấp nhất khả năng gây phơi nhiễm đối với con người. Dù đã được kiểm
chứng nhưng công nghệ ISV thành công nhất khi áp dụng ở nơi ô nhiễm cao
và có chất thải hỗn hợp, nhưng cơng nghệ này có chi phí cao. Ở Việt Nam,
chỉ nên dùng cơng nghệ này ở khu vực nhiễm độc cao hoặc các bãi chôn lấp
chất thải cũ nhạy cảm về môi trường.
Công nghệ hồ quang plasma có thể tiêu hủy được các hợp chất hữu cơ
(bao gồm PCBs) đạt hiệu suất tiêu hủy trên 99,99 %. Theo nguyên lý hoạt
động của công nghệ plasma, phóng một vùng tia lửa điện giữa 2 điện cực,
chiếu một dịng điện qua khí áp suất thấp để tạo plasma, sau đó đưa chất thải

vào plasma ở nhiệt độ có thể lên tới 3.000 - 15.000oC. Các hợp chất hữu cơ
clo chuyển về trạng thái cơ bản và hình thành các chất ở dạng khí. Có thể kể
tên một số công nghệ hồ quang plasma như: Pact process, hệ thống chuyển
đổi plasma và Plascon.
1.4.4. Công nghệ xử lý sinh học
Xử lý sinh học là việc dùng vi sinh vật để phá vỡ cấu trúc hóa học của
các hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm đất. Việc quan trọng nhất trong quy trình
này là chọn được một sinh vật phù hợp để tiến hành quá trình làm sạch sinh
học, các vi sinh vật có thể là vi khuẩn, men, nấm, ... Khi áp dụng cơng nghệ
này cần tìm hiểu kỹ các tác động do độ ẩm, nồng độ, nhiệt độ, lượng ôxy,
nguồn thức ăn. Phương pháp làm sạch sinh học có thể xử lý đất ngay tại khu
vực ô nhiễm. Nói chung, công nghệ này không phù hợp để xử lý tại các khu
vực ô nhiễm thuốc trừ sâu nặng nhưng nó vẫn xử lý được POPs và PCBs hàm
lượng thấp.
Hiện tại, việc xử lý PCBs và các hợp chất tương tự PCBs chủ yếu bằng
phương pháp thiêu đốt ở nhiệt độ cao > 1.200oC với các thiết bị hiện đại để
khống chế các thông số đốt, đặc biệt để kiểm sốt xem liệu các chất thải có
chứa các chất độc hại khác như PCDD và PCDF hay không. Tuy nhiên, chi

18