Hiểu biết về các chất perfluoroalkyl và polyfluoroalkyl (PFAS)

PFAS là một lớp hóa chất được biết đến với độ ổn định hóa học cao và tính chất hoạt động bề mặt, được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, bao gồm sản xuất bán dẫn, gia công kim loại và sản xuất chất bôi trơn. Do các đặc tính kỵ nước và kỵ dầu độc đáo của chúng, PFAS đã được coi là cần thiết để nâng cao hiệu quả của các quy trình gia công và cải thiện chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên, độ ổn định và tính bền vững cao của chúng đã gây ra những lo ngại đáng kể về môi trường và sức khỏe.

Trong gia công kim loại, PFAS thường được thêm vào chất lỏng cắt và chất bôi trơn như là chất hoạt động bề mặt để cải thiện hiệu ứng làm mát và bôi trơn. Cấu trúc chuỗi fluorocarbon của PFAS cho phép chúng hình thành các lớp phim ổn định trên bề mặt kim loại, giảm ma sát và mài mòn, từ đó kéo dài tuổi thọ của dụng cụ và nâng cao độ chính xác trong gia công.

Ví dụ, perfluorooctane sulfonate (PFOS) và perfluorohexane sulfonate (PFHxS) đã được sử dụng rộng rãi trong các loại chất lỏng cắt kim loại và công thức bôi trơn để tăng cường tính năng chống gỉ và bôi trơn. Hơn nữa, các hợp chất này có thể giữ ổn định dưới các điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ và áp suất cao, điều này đặc biệt quan trọng cho gia công kim loại chính xác trong các ngành như hàng không vũ trụ và sản xuất thiết bị y tế.

Giai đoạn loại bỏ dần PFAS

Việc sử dụng PFAS trong gia công kim loại và chất bôi trơn cũng mang lại những rủi ro tiềm ẩn về môi trường và sức khỏe. Những chất này rất khó phân hủy, có tính chất tích lũy sinh học và có thể xâm nhập vào các nguồn nước tự nhiên thông qua việc xả thải nước thải. Các chất thải, chất lỏng cắt và chất làm mát được sử dụng trong gia công kim loại thường chứa một lượng đáng kể PFAS.

Nếu không được xử lý đúng cách, các hợp chất fluor hóa này có thể làm ô nhiễm thêm đất và nước ngầm, gây ra mối đe dọa cho hệ sinh thái và sức khỏe con người. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng PFAS có thể làm rối loạn hệ thống nội tiết của con người và liên quan đến nhiều vấn đề sức khỏe khác nhau, bao gồm ung thư, suy giảm hệ miễn dịch và các vấn đề sinh sản.

Khi mối quan tâm toàn cầu về tác động môi trường của PFAS gia tăng, nhiều quốc gia và khu vực đã bắt đầu thắt chặt quy định về các hợp chất này. Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) đã liệt kê PFOS, axit perfluorooctanoic (PFOA) và các dẫn xuất của chúng dưới Đạo luật Kiểm soát Chất độc, yêu cầu giảm sử dụng trong các quy trình công nghiệp hoặc tìm kiếm các giải pháp thay thế.

Liên minh Châu Âu cũng đã áp đặt các hạn chế nghiêm ngặt về việc sử dụng các chất PFAS khác nhau theo Công ước Stockholm nhằm giảm thiểu tác động đến môi trường và sức khỏe. Các biện pháp quy định này đã thúc đẩy ngành gia công kim loại tìm kiếm các lựa chọn không chứa PFAS và các công thức chất lỏng cắt và bôi trơn thân thiện với môi trường hơn.

Dầu bôi trơn không chứa PFAS trong gia công kim loại

Trong việc chế tạo các chất bôi trơn gia công kim loại, các lựa chọn không chứa PFAS đang thu hút sự chú ý. Những lựa chọn thay thế này nhằm giảm hoặc loại bỏ việc sử dụng PFAS, từ đó giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm môi trường. Một số công nghệ thay thế, chẳng hạn như chất bôi trơn từ thực vật và chất bôi trơn este tổng hợp, không chỉ cung cấp các tính năng chống gỉ và bôi trơn tương tự mà còn có khả năng phân hủy sinh học và tương thích với môi trường tốt hơn. Tuy nhiên, chi phí và yêu cầu kỹ thuật của những lựa chọn thay thế này vẫn là một thách thức, cần có thêm nghiên cứu và phát triển để đảm bảo hiệu suất và độ ổn định của chúng trong các ứng dụng công nghiệp khác nhau.

Đối với việc xử lý nước thải trong ngành gia công kim loại, các phương pháp xử lý vật lý và hóa học truyền thống, chẳng hạn như keo tụ, lắng, và phản ứng oxi hóa-khử, không hoàn toàn hiệu quả trong việc loại bỏ PFAS. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng các công nghệ điều trị tiên tiến, chẳng hạn như các quy trình oxy hóa tiên tiến (AOPs), lọc màng và các kỹ thuật hấp phụ (ví dụ: hấp phụ bằng than hoạt tính và nhựa), mang lại hiệu quả cao hơn trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ bền vững này. Tuy nhiên, việc áp dụng những công nghệ này phải xem xét chi phí, tiêu thụ năng lượng và yêu cầu vận hành, và chúng cần được tối ưu hóa và xác thực thêm.

Việc sử dụng PFAS trong gia công kim loại và chất bôi trơn làm nổi bật những lợi thế của chúng trong hiệu suất công nghiệp nhưng cũng mang lại rủi ro về môi trường và sức khỏe. Khi nhận thức về môi trường ngày càng tăng và các quy định trở nên chặt chẽ hơn, ngành công nghiệp phải đối mặt với áp lực giảm sử dụng PFAS, tìm kiếm các giải pháp thay thế và cải thiện công nghệ xử lý nước thải. Trong tương lai, các đổi mới trong gia công kim loại sẽ cần phải cân bằng giữa hiệu quả và yêu cầu về môi trường, thúc đẩy một sự chuyển đổi công nghiệp bền vững.

◆ Trích dẫn từ: Springer Nature

◆ Nguồn: https://rdcu.be/dSOkJ