Phát triển công nghệ lõi lọc có thể chuyển đổi CO thành CO2

Hiện nay, trên thị trường đã có một số loại mặt nạ phòng độc sử dụng các vật liệu hấp phụ (chủ yếu là than hoạt tính) để “giữ lại” CO và các chất hữu cơ khác trong khói độc nhưng những công nghệ này không đề cập đến quá trình xử lý CO. Trong các nghiên cứu, người ta đã xem xét việc xử lý CO ở nhiệt độ phòng bằng các chất xúc tác. Tuy nhiên, chúng chỉ có ý nghĩa khi nguồn khí đầu vào thuần CO và không lẫn hydrocarbon, bởi những hợp chất hữu cơ này có xu hướng làm giảm hoạt tính của chất xúc tác khử CO.

Tại Việt Nam, từ năm 2016, nhóm nghiên cứu của GS.TS Lê Minh Thắng, Trưởng Phòng thí nghiệm Vật liệu và Công nghệ thân thiện môi trường cũng đang tập trung nghiên cứu tìm giải pháp xử lý tốt cả khí CO và hydrocarbon, đồng thời tăng độ tin cậy cho mặt nạ phong độc.

Vật liệu bên trong lõi lọc CO của nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Bách khoa Hà Nội.

Nhóm nghiên cứu của GS.TS Lê Minh Thắng đã tìm ra chất xúc tác gồm MnO2-Co3O4-CeO2-ZrO2 có khả năng đáp ứng tốt những nhu cầu này. Họ phủ một lớp mỏng chất xúc tác này lên các hạt than hoạt tính và các hạt vật liệu hấp phụ mao quản đa cấp (tức các hạt dùng để tạo khung mạng lỗ xốp và diện tích bề mặt lớn để phản ứng dễ xảy ra), đồng thời trộn trực tiếp các hạt xúc tác MnO2-Co3O4-CeO2-ZrO2 hình trụ làm ra lõi lọc có khả năng xử lý CO.

Qua nhiều lần thử nghiệm, các nhà khoa học đã tìm được công thức cân bằng và được cấp Bằng độc quyền sáng chế số 1-0020771 vào tháng 4/2019. Các chất xúc tác trong lõi lọc của mặt nạ phòng độc giúp giảm hơn 90% khí CO tại nhiệt độ phòng và 100% khí CO ở nhiệt độ 40 độ C.

Theo TS Đỗ Văn Hưng và TS Phạm Thị Mai Phương, đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết để so sánh với một vài mẫu mặt nạ phòng độc thông thường có xúc tác, họ dẫn hỗn hợp khí CO và benzen ở độ ẩm và nhiệt độ nhất định qua các lõi lọc khí và theo dõi khí đầu ra.

Sau 15 phút đầu tiên, cả hai loại mặt nạ đều lọc khí tốt, nhưng khi thời gian tiếp xúc với khí độc càng dài, nồng độ khí CO và benzen thoát ra ở mặt nạ đối chứng càng tăng trong khi mặt nạ phòng độc của họ vẫn loại bỏ khí tốt.

Đại diện nhóm nghiên cứu cũng cho biết, lõi lọc của nhóm nghiên cứu sản xuất có độ bền thực tế cao hơn, ít bị suy giảm hoạt tính bởi hơi nước, và do vậy có khả năng hữu ích hơn khi người dùng phải làm việc liên tục trong hầm mỏ hoặc bị mắc kẹt ở đám cháy quá lâu.