Dự án có tên gọi: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu mới trên cơ sở aerogel cacbon dùng xử lý ô nhiễm dầu trong nước thải khu công nghiệp và sản xuất nước sạch" do học sinh Nguyễn Thị Thu Phương và Vũ Minh Phương, lớp 11 chuyên Vật lý, trường THPT Chuyên Tuyên Quang đã đạt giải Nhì cuộc thi KHKT cấp quốc gia do Bộ GDĐT tổ chức tại thành phố Đà Nẵng, tháng 6/2020. Dự án này đã từng đoạt giải Nhất cuộc thi KHKT tỉnh Tuyên Quang hồi tháng 12/2020.
Xuất phát từ thực trạng nguồn nước xả thải của các khu công nghiệp, các nhà máy cơ khí, các xưởng bảo dưỡng, sửa chữa xe cơ giới thường chứa một lượng lớn dầu khoáng làm ảnh hưởng tới môi trường, vi sinh vật , có nguy cơ sự hủy hoại môi trường tự nhiên, hai nữ sinh đã tiến hành nghiên cứu, đánh giá tính chất siêu hấp thu của vật liệu aerogel cacbon trong ứng dụng xử lý dầu trong nước thải với mục đích chế tạo được vật liệu aerogel cacbon sử dụng để hấp thu dầu khoáng lẫn trong nguồn nước.
Vật liệu aerogel cacbon có nhiều tính chất ưu việt (độ xốp cao, có hoạt tính hấp thu dầu khoáng cao,…) có khả năng hút dầu rất tốt gấp 17,70 lần khối lượng ban đầu của vật liệu. Điều đặc biệt là khối aerogel sau khi hấp thu no dầu vẫn có khả năng nổi trên mặt nước nên dễ dàng thu lại để tái chế phục vụ cho các lần hút dầu tiếp theo.
Quá trình nghiên cứu, Thu Phương và Minh Phương đã được thầy giáo Hoàng Châu Thiện tận tình hướng dẫn thực hiện dự án với nhiều nội dung phức tạp. Để kiểm chứng khoa học, thầy và trò gửi kết quả nghiên cứu đến các viện khoa học có uy tín để đánh giá kết quả.
Để đo bề mặt riêng và kích thước mao quản của vật liệu aerogel bằng phương pháp hấp thu đẳng nhiệt nitơ theo phương trình BET, thầy và trò đã gửi mẫu đến Viện Tiên tiến Khoa học và Công nghệ của trường Đại học Bách khoa Hà Nội; để xác định cấu trúc aerogel bằng phổ EDX và giản đồ XRD, thầy và trò lại gửi mẫu đến Viện Khoa học Vật liệu thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; để xác định cấu trúc bằng ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) phải đến đo trực tiếp tại Việt Hóa học-Vật liệu thuộc Viện Khoa học và Công nghệ quân sự.
Sau một thời gian thực hiện dự án, hai nữ sinh đã chế tạo thành công vật liệu aerogel carbon với khối lượng riêng nhỏ (0,081 g/cm3), diện tích bề mặt riêng lớn (1.123 m2/g), có khả năng kỵ nước cao, khả năng hấp thu dầu rất tốt, gấp hơn 18 lần so với khối lượng của chính vật liệu.
Thầy giáo Hoàng Châu Thiện- người hướng dẫn khoa học của hai nữ sinh cho biết: Tính mới, tính sáng tạo của dự án là nghiên cứu và biến tính kỵ nước bề mặt aerogel, vật liệu có khả năng nổi trên nước thích hợp cho hút dầu, rút ngắn thời gian tổng hợp vật liệu so với các loại vật liệu khác về xử lý dầu trong nước. Đặc biệt, vật liệu có thể tái sử dụng lại nhiều lần, vừa tiết kiệm chi phí nghiên cứu, vừa giải quyết được vấn đề kho bãi lưu vật liệu sau khi hút đầu
Thu Phương và Minh Phương cho biết, trong tương lai, có thể tiếp tục nghiên cứu để biến tính vật liệu aerogel cacbon để xử lý triệt để các thành phần khác trong nước thải công nghiệp (các kim loại nặng, các chất hữu cơ độc hại,…), phát triển và ứng dụng sản phẩm vật liệu aerogel cacbon vào các lĩnh vực khác (hàng không, quân sự), tái sử dụng các vật liệu làm từ nhựa thải để chế tạo vật liệu aerogel cacbon.
