Ứng dụng vật liệu xử lý nước thải Methylene Blue (MB) bằng than hoạt tính, được điều chế từ vỏ Mắc-ca sử dụng tác nhân hoạt hóa bằng hóa chất H2SO4. Kết quả nghiên cứu cho thấy khả năng hấp phụ Methylene Blue đạt 1g/250,22mg Methylene Blue ở các điều kiện tối ưu như tỷ lệ H2SO4 50% : than = 1:1, nhiệt độ 9000C và thời gian nung 45 phút. Than hoạt tính từ vỏ Mắc-ca với tác nhân hóa học H2SO4 đạt hiệu suất xử lý màu Methylene Blue tốt nhất là 96,11% tương ứng với độ màu 201 Pt-Co ở các điều kiện tối ưu như pH = 6, liều lượng 1g/L và thời gian xử lý 60 phút. Kết quả nghiên cứu cho thấy than hoạt tính được điều chế từ vỏ Mắc-ca và được hoạt hóa từ hóa chất H2SO4 có tìm năng xử lý màu trong nước thải dệt nhuộm.
1. GIỚI THIỆU
Than hoạt tính được biết đến là một vật liệu có khả năng hấp thụ cao và được sử dụng trong nhiều lĩnh vực bao gồm xử lý nước [1], [2]. Khả năng hấp thụ của than hoạt tính chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như đặc điểm cấu trúc, nhóm chức bề mặt [3], diện tích bề mặt, hàm lượng tro, ... [4]. Trên thực tế, than hoạt tính được làm từ hai nguồn chính của than và phế phẩm nông nghiệp bao gồm than vỏ dừa [5], trấu [6] và than tre [7].
Ở Việt Nam, trong những năm gần đây, vỏ Mắc-ca đã được trồng trải dài từ miền Bắc đến miền Nam. Ước tính đến năm 2020, diện tích được sử dụng để trồng Mắc-ca sẽ đạt 10.000 ha [8]. Trong một nghiên cứu, với sản lượng khai thác hàng năm, khoảng 70% - 77% tấn vỏ được phát hành. Hầu hết vỏ được coi là chất thải, chỉ một số ít được sử dụng làm nhiên liệu [9], [10].
Trong vỏ Mắc-ca chứa nhiều tính năng hấp dẫn để tạo ra than hoạt tính như hàm lượng carbon (47-49%) cao hơn carbon hàm lượng trong tre (45,53%) [11] và tương đương với hàm lượng carbon trong vỏ dừa 48,63% [11]. Hơn nữa, vỏ cũng chứa hàm lượng oxy 46,52%, hàm lượng hydro 6,10%, hàm lượng nitơ 0,36% và hàm lượng tro tương đối thấp chỉ 0,22% [12], do đó, than hoạt tính sinh học được tạo ra từ vỏ Mắc-ca bằng phương pháp hóa học sử dụng tác nhân H2SO4 để kích hoạt.
2. THỰC NGHIỆM
2.1. Nguyên liệu
- Đối tượng nghiên cứu: Methyllen Blue (MB) (C16H18CIN3S.3H2O, 99%, Trung Quốc) có nồng độ 25mg/L (tương ứng 201 Pt-Co được xác định theo TCVN 6185:2005).
- Hóa chất nghiên cứu: Na2HPO4.12H2O (Trung Quốc, 98%), KH2PO4 (Trung Quốc, 98%), NaOH (Trung Quốc, 96%). HCl 1N (Trung Quốc).
- Vật liệu nghiên cứu: Vỏ hạt Mắc-ca được thu hoạch tại tỉnh Lâm Đồng.
2.2. Phương pháp thực hiện
2.2.1. Thí nghiệm 1: điều chế than hoạt tính từ vỏ hạt Mắc-ca
- Quá trình than hóa: Vỏ Mắc-ca sau khi được đập, rửa sạch và sấy ở nhiệt độ 1100C trong 48h sẽ được nung ở nhiệt độ 3500C trong 60phút [13].
- Tỷ lệ ngâm lắc than Mắc-ca với tác nhân hoạt hóa H2SO4: H2SO4 50% : than = 1:1 [14].
- Khảo sát nhiệt độ nung: nhiệt độ hoạt hóa được khảo sát từ 600 đến 9500C [15].
- Khảo sát thời gian nung: thời gian nung được khảo sát từ 15 đến 120 phút [15].
- Than hoạt tính được điều chế sẽ được thử độ hấp phụ Methylene Blue để chọn ra than hoạt tính tốt nhất.
2.2.2. Khảo sát khả năng xử lý màu MethylenBlue
- Khảo sát pH xử lý tối ưu: pH xử lý Methylene Blue được khảo sát trong khoảng từ 5 – 12 [15].
- Khảo sát liều lượng xử lý tối ưu: liều lượng xử lý được khảo sát trong khoảng 0,5 – 2g/l [16].
- Khảo sát thời gian xử lý tối ưu: thời gian xử lý Methylene Blue được khảo sát từ 30 – 120 phút [15].
2.3. Các phương pháp đánh giá
- Xác định pH được đo trực tiếp bằng máy đo pH Mettler Toledo (2017).
- Xác định độ màu theo TCVN 6185:2005.
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả điều chế than hoạt tính từ vỏ Mắc-ca
3.1.1. Khảo sát nhiệt độ thích hợp ảnh hưởng đến quá trình hoạt hóa
Hình 3.1. Kết quả xác định nhiệt độ tối ưu theo độ hấp phụ MethylenBlue
.jpg)
Kết quả nghiên cứu từ hình 3.1 cho thấy trong khoảng nhiệt độ tăng dần từ 600 – 9000C và thời gian nung trong vòng 30 phút, Nhiệt độ 9500C bị tro hóa hoàn toàn. Do đó, độ hấp phụ Methylene Blue đạt cao nhất đạt tại 9000C với 230,40mg MB/g than.
Kết quả nghiên cứu cho thấy kết quả nghiên cứu về tác nhân H2SO4 than hoạt tính có mức độ hấp thụ cao hơn so với một số nghiên cứu như Janos, P., et al [17] trên tro bay đạt 75,52 mg / g hoặc kết quả nghiên cứu của Vadivelan, K.V, et al [18] sử dụng vỏ trấu đạt 40,59mg/g hoặc so với kết quả nghiên cứu của H.Yang, L., et al sử dụng cuống bông đạt 193,50mg/g và kết quả của Hameed, BH, et al dùng tỏi cho Methylene Blue hấp thụ màu 82,64 mg / g. Hơn nữa kết quả của Annadurai, G., et al khả năng hấp thụ Methylene Blue của vỏ cam đạt 18,6 mg / g hoặc kết quả của Kavitha, D., et al dùng xơ dừa khả năng hấp phụ MB đạt 5.87mg/g.
3.1.2. Khảo sát thời gian phản ứng ảnh hưởng đến quá trình hoạt hóa
Hình 3.2. Kết quả xác định thời gian nung tối ưu theo độ hấp phụ Methylene Blue
.jpg)
So với các nghiên cứu như kết quả nghiên cứu của Bulut, Y, et al cho thấy việc nghiên cứu sử dụng vỏ lúa mì để loại bỏ Methylene Blue ra khỏi dung dịch nước với khả năng hấp phụ được báo cáo với kết quả đạt 21,50 mg/g;
3.2. Kết quả khảo sát khả năng xử lý của than hoạt tính trên màu MethylenBlue
Khả năng xử lý màu Methylene Blue được đánh giá dựa trên sự ảnh hưởng của các yếu tố chính như pH, liều lượng và thời gian.
3.2.1. Khảo sát pH thích hợp cho quá trình xử lý
Hình 3.4. Kết quả xác định sự ảnh hưởng của pH lên hiệu suất xử lý màu Methylene Blue
.jpg)
Kết quả nghiên cứu khảo sát khả năng xử lí màu Methylene Blue của vật liệu theo hình 3.4 cho thấy với khoảng pH dao động từ 5 – 12, hiệu suất xử lý đạt cao nhất (94,63%) tại pH = 6 và đạt thấp nhất (60,91%) tại pH = 12. Qua đó, ta thấy tại khoảng giá trị pH = 6 đây là khoảng pH đạt hiệu suất xử lí cao nhất.
3.2.2. Khảo sát liều lượng than hoạt tính thích hợp cho quá trình xử lý
Hình 3.5. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của liều lượng lên hiệu suất xử lý màu MB
.jpg)
Kết quả khảo sát về liều lượng cho thấy liều lượng 1g/l là liều thích hợp nhất để xử lý màu với 94,59%, cao hơn so với các liều khác. Theo nghiên cứu của Ghaedi et al, cho thấy kích thước lỗ chân lông và liều lượng than hoạt tính là hai yếu tố ảnh hưởng đáng kể đến khả năng hấp thụ Methylene Blue.
4. KẾT LUẬN
Kết quả nghiên cứu cho thấy, than hoạt tính được điều chế từ vỏ hạt Mắc-ca và sử dụng tác nhân hoạt hóa H2SO4 có khả năng loại bỏ màu khá cao, do đó để tăng tính ứng dụng xử lý nước thải của than hoạt tính nên thực hiện các nghiên cứu khảo sát khả năng xử lý tác nhân ô nhiễm khác có trong nước thải.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Samorn Hirunpraditkoon., T. Nathaporn, R. Anotai, and N. Kamchai, “Adsorption capacities of activated carbons prepared from Bamboo by KOH Activation,” International Journal of Chemical, vol. 5, pp. 447 - 481, 2011.
[2] Tzong-Horng L. and S.-J. W. W, “Characteristics of microporous/mesoporous carbons prepared from rice husk under base- and acid-treated conditions,” Journal of Hazardous Materials, vol. 171, pp. 693 - 703, 2009.
[3] Yan-Juan Z., X. Zhen-Jiao, D. Zheng-Kang, L. Meng, and W. Yin, “Effects of steam activation on the pore structure and surface chemistry of activated carbon derive from bamboo waste,” Applied Surface Science, vol. 315, pp. 279 - 286, 2014.
[4] A. Kwaghger and J.S. Ibrahim, “Optimization of conditions for the preparation of activated carbon from mango nuts using HCl,” American Journal of Engineering Research, vol. 2, pp. 74 - 85, 2013.
[5] M. Kobya, “Removal of Cr (VI) from aqueous solutions by adsorption onto hazelnut shell activated carbon: kinetic and equilibrium studies,” Bioresource technology, vol. 91, pp. 317-321, 2004.
[6] N. S. Awwad, H.M.H. Gad, M.I. Ahmad, and H.F. Aly, “Sorption of lanthanum and erbium from aqueous solution by activated carbon prepared from rice husk,” Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, vol. 81, pp. 593-599, 2010.
[7] S. Y. Wang, M.H. Tsai, S.F. Lo, and M.J. Tsai, “Effects of manufacturing conditions on the adsorption capacity of heavy metal ions by Makino bamboo charcoal,” Bioresource Technology, vol. 99, pp. 7027-7033, 2008.
[8] Ministry of Agriculture and Rural Development, “Macaques - status quo and development orientation,” ed, 2015.
[9] F. Caturla, M. Molina-Sabio, and F. Rodriguez -Reinoso, “Preparation of activated carbon bu chemical activation with ZnCl2,” Great Britain, vol. 29, pp. 999 - 1007, 1991.
[10] A. C. Martins, O. Pezoti, A.L. Cazetta, K.C. Bedin, D.A.S Yamazaki, G.F.G. Bandoch, et al., “Removal of tetracycline by H3PO4-activated carbon produced from macadamia nut shells: kinetic and equilibrium studies,” Chemical Engineering Journal, vol. 260, pp. 291-299, 2015.
[11] W. M. A. W. Daud and W.S.W. Ali, “Comparison on pore development of activated carbon produced from palm shell and coconut shell,” Bioresource Technology, vol. 93, pp. 63-69, 2004.
[12] C. A. Toles, W.E. Marshall, and M.M. Johns, “Phosphoric acid activation of nutshells for metals and organic remediation: process optimization,” Journal of Chemical Technology and Biotechnology, vol. 72, pp. 255-263, 1998.
[13] Doan Nguyen Hoang Anh, Pham Mai Ly* and Dao Minh Trung, “Studying the modulation of coal activities from the season-caused shell for use of naoh activities Metyhlene Blue application”, Natural sciences and technology, vol. 15, pp. 66-79, 2018
[14] M.J. Martin*, M.D. Balaguer and M. Rigola, “ Feasibility of activated carbon production from biological sludge by chemical activation with ZnCl2 and H2SO4”, Environmental Technology, vol. 17, pp. 667-672, 1996.
[15] Ozgul Gerc¸el, Adnan Ozcan, A. Safa Ozcan and H. Ferdi Gerc¸el, “Preparation of activated carbon from a renewable bio-plant of Euphorbia rigida by H2SO4 activation and its adsorption behavior in aqueous solutions”, Applied Surface Science, vol. 253, pp. 4843-4852, 2007.
[16] R. Malik, D. S. Ramteke and S. R. Wate, “Adsorption of malachite green on groundnut shell waste based powdered activated carbon”, Waste Management, vol. 27, pp. 1129 – 1138, 2007.
[17] P. Janos, H. Buchtova, and M. Rýznarová, “Sorption of dyes from aqueous solutions onto fly ash,” Water research, vol. 37, pp. 4938-4944, 2003.
NGUYỄN XUÂN DŨ
Trường Đại học Sài Gòn
NGUYỄN THỊ KIM DUYÊN, ĐÀO MINH TRUNG
Trường Đại học Thủ Dầu Một
Tóm tắt: Bài báo nghiên cứu giải pháp xử lý chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) bền vững cho Việt Nam thông qua tích hợp công nghệ vi sinh (phân hủy sinh học) và nhiệt phân. Trước áp lực gia tăng rác đô thị và yêu cầu phát triển kinh tế tuần hoàn, phương pháp này được đề xuất nhằm tận dụng tài nguyên từ rác, giảm chôn lấp và phát thải.
Nếu ở Kỳ 1, độc giả đã thấy những định hướng chiến lược và công nghệ xanh mở ra lối đi mới cho nông nghiệp Việt, thì đến Kỳ 2, điểm nhấn lại nằm ở những giải pháp cụ thể. Từ phòng thí nghiệm, nhiều nghiên cứu khoa học đã bước ra thực tiễn, đồng hành cùng doanh nghiệp, tạo nên các mô hình thành công: từ công nghệ bảo quản mới, chế biến cà phê hiện đại, đến kinh tế tuần hoàn phụ phẩm tôm và nâng tầm sản phẩm truyền thống như nước mắm. Đây chính là những hạt nhân giúp nông sản Việt gia tăng giá trị và chinh phục thị trường quốc tế.
Cao chloroform của Bí kỳ nam (Hydnophytum formicarum Jack.) được sắc ký cột với các hệ dung môi có độ phân cực khác nhau và kết hợp với kỹ thuật sắc ký lớp mỏng để thực hiện quá trình phân lập và tinh sạch các hợp chất. Cấu trúc của các hợp chất được xác định bằng phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân và kết hợp so sánh với tài liệu tham khảo. Ba hợp chất được tinh sạch và xác định cấu trúc bao gồm luteolin (1), quercetin (2) và quercitrin (3).
Hoạt tính xua đuổi hiệu quả của p-menthan-3,8-diol (PMD) đã được chứng minh là hiệu quả an toàn cho sức khỏe, tuy nhiên, hợp chất này vẫn chưa được sử dụng phổ biến ở Việt Nam. Đã có một số công trình nghiên cứu khảo sát tổng hợp PMD chủ yếu sử dụng xúc tác acid H2SO4 loãng với các điều kiện phản ứng khác nhau về thời gian và nhiệt độ.
Cháy nổ trong sinh hoạt dân dụng vẫn là một vấn đề nhức nhối tại Việt Nam, gây ra những thiệt hại nặng nề về người và tài sản do sự bất cẩn hoặc lỗi thiết bị điện. Các hệ thống cảnh báo cháy truyền thống thường có độ trễ cao, chỉ phản ứng khi cháy đã xảy ra rõ ràng, dễ gây báo động giả và thiếu khả năng cảnh báo từ xa.
Khu vực đảo Palawan (Philippine), Sempoma SABAH (Malaysia) nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa với hai mùa mưa, mùa khô rõ rệt. Tại Palawan, trung bình năm nhiệt độ không khí 28,50C, độ ẩm trung bình 58,4%, tổng lượng mưa 2.920 mm, tổng số giờ nắng trong khoảng 2,180 - 2,307h, nhiệt độ nước biển 29,30C và độ muối nước biển 33,3‰.
