Khảo sát khả năng xử lý nước thải Methylene Blue (MB) bằng vật liệu than hoạt tính được điều chế từ vỏ hạt Mắc-ca với tác nhân hoạt hóa hóa học K2CO3, cho thấy khả năng hấp phụ MB đạt 1g/261.52 mg MB ở các điều kiện tối ưu như nhiệt độ 6500C và thời gian nung 60 phút. Kết quả khảo sát cho thấy than có khả năng xử lý màu MB tốt nhất đạt 98.55% tương ứng với độ màu 406 Pt-Co ở các điều kiện tối ưu như pH = 9.5và thời gian nung 60 phút. Kết quả cho thấy có sự tương đồng với các kết quả nghiên cứu khác và có khả năng ứng dụng vào xử lý nước thải màu.
ĐẶT VẤN ĐỀ
Than hoạt tính có diện tích bề mặt cao (500 – 2500 m2/g) và có cấu trúc xốp không đồng nhất làm cho chúng có khả năng hấp phụ tốt [1], [2]. Vật liệu được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như xử lý nước thải, loại bỏ các khí độc hại trong không khí, thu hồi dung môi, loại bỏ màu và cải thiện nước ngầm [1]. Tính chất hấp phụ của than hoạt tính thường chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như đặc điểm kết cấu, nhóm chức bề mặt [3], diện tích bề mặt, hàm lượng tro,… [4]. Vật liệu sản xuất ra than hoạt tính thường sử dụng 2 nguồn chính là than và phế phẩm nông nghiệp có độ cứng và độ xốp cao như xơ dừa [5], vỏ trấu [6], than tre [7].
Tại Việt Nam, cây Mắc-ca được trồng trải dài từ miền Bắc đến miền Nam [8]. Ước tính đến năm 2020, diện tích sử dụng để trồng Mắc-ca lên tới 10.000 ha [9], đối với mỗi tấn hạt Mắc-ca tạo ra 70 – 77% vỏ [10].
Trong vỏ Mắc-ca có nhiều tính năng hấp dẫn để làm nên than hoạt tính như hàm lượng Carbon (47 - 49%) cao hơn lượng Carbon có trong tre (45.53%) [11] và tương đương với lượng Carbon trong gáo dừa 48.63% [12]. Ngoài ra trong vỏ còn chứa hàm lượng Oxi 46.52%, Hidro 6.10%, Nito 0.36% và hàm lượng tro tương đối thấp chỉ 0.22% [13], điều này cho thấy hạt Mắc-ca có tiềm năng trờ thành than hoạt tính nhờ những đặc tính nêu trên.
Do đó, than hoạt tính sinh học được làm từ vỏ Mắc-ca theo phương pháp hóa học sử dụng tác nhân K2CO3 để hoạt hóa. Bên cạnh đó, than hoạt tính sinh học được nghiên cứu khảo sát khả năng hấp phụ màu Methylene Blue trong nước thải dệt nhuộm.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phương tiện nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Methylene Blue (C16H18CIN3S.3H2O, 99%, Trung Quốc) có nồng độ 70mg/L (tương ứng 402 Pt-Co được xác định theo TCVN 6185:2005).
Hóa chất nghiên cứu: Na2HPO4.12H2O (Trung Quốc, 98%), KH2PO4 (Trung Quốc, 98%), K2CO3 (Trung Quốc, 99%), HCl 1N (Trung Quốc).
Vật liệu nghiên cứu: Vỏ hạt Mắc-ca được thu hoạch tại tỉnh Lâm Đồng.
Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm 1: Khảo sát nhiệt độ thích hợp ảnh hưởng đến quá trình hoạt hóa
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 60 phút [14].
Khảo sát nhiệt độ nung: Nhiệt độ hoạt hóa được khảo sát từ 350 đến 8000C [1], [15].
Khảo sát thời gian nung: Thời gian nung được khảo sát từ 30 đến 120 phút.
Than hoạt tính được điều chế sẽ được thử độ hấp phụ Methylene Blue để chọn ra than hoạt tính tốt nhất.
Thí nghiệm 2: Khảo sát pH thích hợp cho quá trình xử lý
Nồng độ MB: 70mg/l [16].
Khảo sát pH xử lý tối ưu: pH xử lý MB được khảo sát trong khoảng từ 3 – 10 [17].
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.
Xác định chỉ số hấp phụ Methylen Blue theo tiêu chuẩn GB/T 12496.10 – 1999.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Khảo sát nhiệt độ thích hợp ảnh hưởng đến quá trình hoạt hóa
Kết quả xác định nhiệt độ tối ưu theo độ hấp phụ Methylen Blue
.jpg)
Kết quả nghiên cứu khảo sát khả năng hấp phụ MB của than hoạt tính Mắc-ca có độ hấp phụ tốt hơn so với các nghiên cứu khác như kết quả nghiên cứu [18] về vỏ trấu đạt 40,59mg/g; kết quả nghiên cứu [19] về khả năng hấp phụ MB của vỏ cam đạt 18,6mg/g hay kết quả nghiên cứu [20] về vật liệu tro bay đạt 75,52mg/g; kết quả nghiên cứu [21] khi sử dụng vỏ tỏi để hấp phụ màu MB đạt hiệu quả 82,64mg/g hoặc kết quả nghiên cứu [22] sử dụng lá trà, đạt được độ hấp phụ tương đồng là 85,16mg/g.
Vậy kết quả nghiên cứu xác định nhiệt độ tối ưu tại 650oC. Tuy nhiên cần khảo sát thời gian nung để điều chế ra vật liệu có khả năng hấp phụ tối ưu.
Khảo sát pH thích hợp cho quá trình xử lý
Kết quả xác định sự ảnh hưởng của pH lên hiệu suất xử lý màu MB
.jpg)
Kết quả nghiên cứu [17] về khả năng hấp phụ màu MB từ vật liệu nghiên cứu và so với kết quả nghiên cứu từ Hình 3.5 cho thấy với khoảng pH dao động từ 8, 9, 9.5, 10 và 10.5, hiệu suất xử lý đạt khá cao lần lượt là 77,50%; 79,27%; 85,46%; 82,17% và 83,42%. Qua đó, ta thấy tại khoảng giá trị pH = 9.5, đây là khoảng pH đạt hiệu suất xử lý cao nhất.
Kết quả nghiên cứu thu được có khả năng xử lý cao hơn so với các nghiên cứu khác như kết quả nghiên cứu than hoạt tính làm từ sợi thực vật [23] cho thấy tại pH = 8, hiệu suất loại bỏ màu của sợi thực vật chỉ đạt 82%, so sánh kết quả với kết quả nghiên cứu [24] khả năng hấp phụ của rơm lúa mạch đối với dung dịch có chứa màu MB tại pH = 11, hiệu suất xử lý của rơm lúa mạch đạt 74% xử lý màu.
Kết quả nghiên cứu cho thấy than hoạt tính được điều chế từ vỏ Mắc-ca có khả năng xử lý màu MB tốt nhất tại khoảng pH = 9.5.
KẾT LUẬN
Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu than hoạt tính sinh học được điều chế thành công từ phế phẩm nông nghiệp là vỏ Mắc-ca bằng phương pháp hóa học sử dụng tác nhân hoạt hóa K2CO3 với các điều kiện hoạt hóa tối ưu như nhiệt độ 6500C trong 60 phút, độ hấp phụ MB đạt tới 261.52mg/g.
Kết quả xác định ba yếu tố ảnh hưởng lên hiệu suất cho thấy tại pH = 9.5 có thể xử lý đạt hiệu suất tới 98.55% đối với nước thải Methylene Blue có nồng độ 70 mg/L.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. I. Okman, S. Karagoz, T. Tay and M. Erdem, “Activated carbons from grape seeds by chemical activation with potassium carbonate and potassium hydroxide”, Applied Surface Science, vol 293, pp. 138 – 142, 2014.
2. Lê Huy Du, Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố hoạt hoá trong quá trình điều chế than hoạt tính dạng viên dùng cho mặt nạ phòng độc, Luận án phó tiến sỹ Hoá Học, Hà Nội, 1984.
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.
ĐÀO MINH TRUNG, NGUYỄN THỊ THANH TRÂM
Trường Đại học Thủ Dầu Một
NGUYỄN XUÂN DŨ
Trường Đại học Sài Gòn
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‰.
