Chitosan có khả năng hấp thụsinh học rất cao, chúng có thể hấp phụ được rất nhiều chất ô nhiễm.Hơn thế nữa một số nghiên cứu cho thấy Chitosan là vật liệu tổng hợp từ vỏ tôm có khả năng
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH
HỘI ĐỒNG KHOA HỌC & ĐÀO TẠO
THUYẾT MINH CHI TIẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG
TÊN ĐỀ TÀI : TỔNG HỢP CHIOTOSAN/BIOCHAR THÀNH VẬT LIỆU TỔNG HỢP ĐỂ ỨNG DỤNG CHO NƯỚC THẢI
THỦY SẢN.
Chủ nhiệm đề tài: Lê Chí Cường
Đơn vị: Viện Công Nghệ Khoa Học Môi Trường
Trà Vinh, ngày … tháng……năm 20
ISO 9001 : 2015
Trang 2THÔNG TIN CHUNG Tên đề tài Tổng hợp Chitosan/Biochar thành vật liệu tổng hợp để
ứng dụng cho nước thải thủy sản
Lĩnh vực/ Chuyên
ngành nghiên cứu - Lĩnh vực/Chuyên ngành: Kỹ Thuật Môi Trường.- Mã lĩnh vực: 20799
Thời gian thực hiện 9 tháng
- Chức danh nghề nghiệp: sinh viên
- Đơn vị công tác: Viện Khoa Học Công Nghệ Môi Trường
- Chức danh nghề nghiệp: sinh viên
- Đơn vị công tác: Viện Khoa Học Công Nghệ Môi Trường
- Chức danh nghề nghiệp: sinh viên
- Đơn vị công tác: Viện Khoa Học Công Nghệ Môi
Trang 3- Chức danh nghề nghiệp: Giảng viên
- Đơn vị công tác: Trường Đại Học Trà Vinh
Trang 4NỘI DUNG KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
1 Tính cấp thiết:
- Ngành nuôi trồng thủy sản phát triển mạnh, mang đến nhiều lợi ích
kinh tế cho bà con nông dân Tuy vậy, bên cạnh những mặt tích cực vẫncòn tồn tại nhiều mặt tiêu cực, đó chính là vấn đề ô nhiễm môi trường
Sự phát triển mạnh mẽ trong nuôi trồng thủy sản lại kéo theo nhiều tácnhân gây biến động động môi trường với quy mô ngày càng lớn và hếtsức đa dạng Vì vậy, vấn đề bảo vệ môi trường trong nuôi trồng thủysản đang thật sự là vấn đề bức xúc, cần được tập trung giải quyết, xử lýtriệt để thì mới có thể đảm bảo được sự phát triển bền vững của ngànhnuôi trồng thủy sản
- Có nhiều các phương pháp xử lý như: phương pháp sinh học, phương
pháp hóa lý, phương pháp hóa học, Tuy nhiên các phương pháp đều
có những nhược điểm,chi phí mua hoá chất và chi phí vận hành rất lớn,nguy cơ tạo ra một số chất ô nhiễm thứ cấp từ các phản ứng hóa học làrất cao, cần người có chuyên môn và hiểu rõ về hóa chất điều hành xửlý
- Hiện nay, thông qua sự tìm hiểu thì Chitosan là một loại vật liệu mới có
khả năng xử lý nước thải rất hiệu quả Chitosan có khả năng hấp thụsinh học rất cao, chúng có thể hấp phụ được rất nhiều chất ô nhiễm.Hơn thế nữa một số nghiên cứu cho thấy Chitosan là vật liệu tổng hợp
từ vỏ tôm có khả năng xử lý ion kim loại nặng, thuốc trừ sâuorganochloride, chất rắn lơ lửng, độ đục, các chất oxy hóa hữu cơ, tạpchất béo và dầu hoặc thuốc nhuộm nước thải dệt nhuộm, BOD, COD,dầu mỡ, kim loại nặng, phenol và các hợp chất phenol Bên cạnh sự ônhiễm nguồn nước Chitosan được chiết xuất từ vỏ tôm, mà ở đây vỏtôm là những phụ phẩm của những công ty chế biên thủy hải sản Theonhư tìm hiểu thì ở Việt Nam hàng năm ước tính có tới 325.000 tấn vỏtôm được bỏ xem như phế liệu từ các nhà máy chế biến tôm Nếu nhưkhông có kế hoạch sử dụng nguồn vỏ tôm này thì lại tốn một khoảngchi phí lớn để xử lí và cũng mất một phần nguồn lợi từ vỏ tôm manglại Vật liệu chitosan được tận thu từ nguồn phế liệu, nên vừa có thểgóp phần xử lý chất thải rắn, vừa cải thiện chất lượng nguồn nước thảinuôi trồng thủy sản
- Bên cạnh đó, Than sinh học (biochar) được sản xuất từ bất kỳ vật liệu
thực vật nào (ví dụ như cành cây, vỏ trấu, rơm) có hàm lượng carboncao Nó được tạo ra bởi quá trình nhiệt phân – nghĩa là được đốt trongbuồng chứa có lượng oxy hạn chế Việc sản xuất than sinh học có thểthực hiện bằng cách ủ trong các đống đất theo kiểu truyền thống, hoặchiệu quả hơn trong các thùng kim loại hoặc trong các hệ thống nhiệtphân được thiết kế đặc biệt Khi bị đốt nóng, các chất khô của cây bắtđầu tạo ra khí tổng hợp dễ cháy (hỗn hợp hydro và carbon monoxide),
Trang 5có thể vận chuyển được nhằm duy trì lượng nhiệt cần thiết để làm giảmtối đa diện tích bề mặt sản phẩm cuối cùng Biochar có diện tích bề mặtrất lớn và có khả năng trao đổi cation cao, do đó nó có khả năng lưu giữcác chất dinh dưỡng của thực vật như N+ , K+ , Ca, Tính chất xốp củavật liệu cũng có nghĩa là nó chứa được nước và không khí Biochar cókhả năng xử lý nước công nghiệp như, xử lý kim loại nặng trong nước (
Hg, Cr, Cu, ) Ngoài các ứng dụng trên Biochar còn có thể xử lý nướcthải ở bệnh viện hay được sử dụng trong những ca phẫu thuật và sửdụng để sản xuất ra rất nhiều loại thuốc khác nhau Đặc biệt, than hoạttính còn được ứng dụng trong lĩnh vực làm đẹp như: làm đẹp da mặt,tắm trắng hay làm trắng răng Biochar cũng có thể xử lý nước thải sinhhoạt như, dầu mỡ và hóa chất tẩy rửa, biochar có ưu điểm như, có thểloại bỏ kim loại nặng trong nước thải, lọc các chất bẩn hữu cơ hòa tantrong nước, lọc màu, khử các mùi khó chịu có trong nước thải, ngănngừa và loại bỏ những vi khuẩn có khả năng gây hại đến con người DoBiochar có cấu trúc xơ rỗng với hàng ngàn lỗ nhỏ li ti giúp tăng diệntích bề mặt tiếp xúc của than với các chất khác lên gấp nghìn lần.Vìvậy, đề xuất nghiên cứu kết hợp giữa Chitosan và biochar đề trở thànhvật liệu tổng hợp Chitosan/biochar thành vật liệu tổng hợp để ứng dụngcho nước thải thủy sản
2 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước:
2.1Tình hình nghiên cứu trong nước:
Những nghiên cứu về chitosan trong sử lý nước thải:
− Theo nghiên cứu của Nguyễn Thị Thùy Trang, Trường Đại Học ĐàNẵng, có bài luận văn cho thấy khả năng hấp phụ một số ion kim loạinặng trong nước như sau: “NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CHITOSANCHIẾT TÁCH TỪ VỎ TÔM LÀM TÁC NHÂN HẤP PHỤ MỘT SỐION KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC”
− Theo luận văn thạc sĩ khoa học của Đặng Lê Minh Trí, Trường Đại HọcKhoa Học Tự Nhiên, có bài luận văn cho thấy Chitosan có khả nănghấp phụ thuốc nhộm hoạt tính trong xử lý nước thải ngành dệt nhômnhư sau: “NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ THUỐC NHỘM HOẠT TÍNHTRONG NƯỚC THẢI NGÀNH DỆT NHỘM BẰNG CHITOSANKHÂU MẠCH BỨC XẠ CÓ NGUỒN GÓC TỪ VỎ TÔM”
− Trong bài luận văn nghiên cứu của CAO DUY BẢO về Chitosan trong
hệ thống có sử dụng vật liệu lọc được cố định chitosan Tuy nhiên, vaitrò, tác dụng của chitosan tới hiệu quả của quá trình xử lý vẫn chưađược nghiên cứu đây đủ Vì vậy đề tài: Nghiên cứu vai trò của chitoanđến quá trình xử lý nước thải bằng “Hệ thống tuần hoàn tự nhiên" nhằmkhẳng định tác dụng của chitosan đến hiệu quả xử lý của hệ thống “tuầnhoàn tụ nhiên" Đồng thời nghiên cứu, thiết kế hoàn thiện hệ thống
"tuần hoàn tu nhiên" phù hợp với điều kiện thực tế ở Việt Nam
Trang 6Những nghiên cứu về Biochar (than sinh học) trong xử lý nước thải:
− Nghiên cứu tổng hợp biochar ứng dụng làm chất hấp phụ trong xử lý
nước thải của tiến sĩ Võ Thành Công Trường Đại Học công Nghệ TP.HCM Mục tiêu khái quát, là tổng hợp biochar quy mô phòng thí nhiệm
từ các nguồn phế thải chăn nuôi, ứng dụng sản phẩm biochar đã quatổng hợp để làm chất hấp phụ xử lý nước thải, xử lý màu trong côngnghiệp Mục tiêu cụ thể, lần lượt nghiên cứu tổng hợp biochar từ nguồnphế thải chăn nuôi là từ xương bò, khảo xát tính chất bề mặt củabiochar như bề mặt riêng, thành phần, cấu trúc Triển khai nghiên cứuứng dụng sản phẩm biochar trong việc trong việc xử lý nước thải mangmàu và xử lý nước nhiễm phèn
− ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG KẾT HỢP THAN SINHHỌC (BIOCHAR) VÀ HỒ LỌC SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚCTHẢI CHĂN NUÔI LỢN SAU HẦM BIOGAS của nhóm nghiên cứuTrường Đại học Nông Lâm, ĐH Huế như sau: Mục đích của nghiêncứu này nhằm đánh giá hiệu quả của hệ thống kết hợp than sinh học(biochar) và hồ sinh học bèo tây (Eichhornia crassipes) trong việc xử lýnước thải chăn nuôi lợn sau hầm biogas Kết quả nghiên cứu thựcnghiệm cho thấy nước thải đầu ra đạt quy chuẩn cho phép sau 7 giờ xử
lý bằng hệ thống xử lý kết hợp Độ pH của nước thải luôn ổn định trongkhoảng từ 6,9 đến 7,2 Trong khi hiệu suất xử lý tổng Phốt pho chỉ đạt58.8%, hiệu suất xử lý của các thông số ô nhiễm khác như BOD5, TSS,COD, tổng Nitơ và Amoni đều đạt hiệu quả khá cao, lần lượt là 83,6 %,88,9 %, 69,3 %, 88.3 % và 98.1 % Đáng chú ý là hiệu suất xử lýColiform đạt gần 100% Với thời gian xử lý ngắn và hiệu suất xử lýcao, hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi lợn kết hợp giữa than sinh học
và hồ sinh học bèo dâu có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn
− Theo như sự tìm hiểu thì biết được nhóm nghiên cứu bao gồm Lê Quốc
Vĩ, Đồng Thị Thu Huyền, Phạm Đắc Tín, Trần Thị Hiệu, Nguyễn ThịPhương Thảo, Nguyễn Việt Thắng của Viện Môi trường và Tài nguyên,Đại học Công Nghệ Đồng Nai bài nghiên cứu, “Đánh giá hiệu quả xử
lý nước thải chăn nuôi sau biogas quy mô hộ gia đình khu vực đồngbằng sông Cửu Long bằng phương pháp hấp phụ biochar kết hợp oxyhóa bậc cao (ozon)” Bài viết đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chănnuôi sau biogas dành cho hộ nông dân có sinh kế là chăn nuôi bò ở cáctỉnh đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) Công nghệ được đề xuấttrong nghiên cứu là kết hợp giữa phương pháp hấp phụ than sinh học(biochar được sản xuất từ rác vườn của hộ dân) với phương pháp oxyhóa bậc cao (khử trùng bằng ozon) Công nghệ được áp dụng cho hộông Nguyễn Văn Hai (nuôi bò) tại xã Lê Trì, huyện Tri Tôn, tỉnh AnGiang và hộ bà Huỳnh Thị Tốt (nuôi heo) ở xã Bình Phước Xuân,huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang với quy trình nước thải chuồng trạiđược xử lý sơ bộ bằng hệ thống biogas, sau đó được dẫn qua ngăn lọc
Trang 7với vật liệu lọc là biochar, tiếp theo cho qua bể chứa có bố trí hệ thốngsục khí ozon và cuối cùng sau xử lý được lưu chứa trong ao thực vậtthủy sinh để dùng cho việc tưới cây trồng Kết quả cho thấy, các thànhphần ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi sau biogas của 2 hộ giảm đáng
kể, cụ thể: COD giảm 89% và 87%, BOD giảm 85.5 và 92%, tổng Nitơgiảm 66% và 56%, tổng P giảm 48.8% và 81.7, tổng Coliform và Ecoligiảm 99.9% Đây là phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi đơn giản,đảm bảo xử lý có hiệu quả về mùi và các chất ô nhiễm trong nước thải.Công nghệ này thích hợp cho các hộ dân ở vùng nông thôn Việt Nam,đặc biệt là các tỉnh ở ĐBSCL - nơi đang chịu ảnh hưởng và có nhữngbiện pháp ứng phó với biến đổi khí hậu toàn cầu
2.2Tình hình nghiên cứu ngoài nước:
Những nghiên cứu về chitosan trong sử lý nước thải:
- Tác dụng hiệp đồng của than hoạt tính và chitosan trong việc xử lý nước
thải chăn nuôi bò sữa của nhóm nghiên cứu Basanti Ekka, Inese Mieriņa,Tālis Juhna, Kristīna Kokina, Māris Turks Nghiên cứu này đã khảo sáttính khả thi của việc sử dụng hệ thống hybrid dựa trên quá trình đông tụ
và hấp phụ để xử lý nước thải chăn nuôi bò sữa cường độ cao Than hoạttính đã được sử dụng một chất hấp phụ không độc hại và chitosan làmchất đông tụ tự nhiên để loại bỏ mùi, nhu cầu oxy hóa học (COD), tổngnitơ (TN) và tổng số phốt pho (TP) từ nước thải sữa tươi nguyên liệu.Hình thái bề mặtcủa chất hấp phụ và chất đông tụ được đặc trưng bởi kínhhiển vi điện tử quét (SEM) Các thí nghiệm thử nghiệm quy mô chuẩnđược thực hiện để đánh giá hiệu suất của hệ thống xử lý tích hợp để xử lýnước thải thực với các điều kiện thí nghiệm khác nhau Kết quả củanghiên cứu cho thấy khoảng 68% và 74% COD đã được loại bỏ bằng cách
sử dụng phương pháp hấp phụ và đông tụ tương ứng Tuy nhiên, hiệu suấtloại bỏ COD cao đạt được là 90% khi quá trình đông tụ được kết hợp vớiquá trình hấp phụ Một phân tích chuyên sâu về các chất gây ô nhiễm cótrong nước thải từ sữa sau khi xử lý đã được nghiên cứu bằng quang phổhồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) và cộng hưởng từ hạt nhân (NMR).Các kết quả thu được chứng minh rằng hợp chất hữu cơ như lipid,carbohydrate và protein đã giảm đáng kể, do đó làm giảm mức COD bằngcách sử dụng hệ thống xử lý lai Các kết quả trên gợi ý rằng việc kết hợpxảy ra một cách tự nhiênchất hấp thụ và chất đông tụ có thể nâng caođáng kể hiệu suất tiền xử lý nước thải sữa trong các nhà máy xử lý quy
mô nhỏ
- Điều chế hydrogel tổng hợp cacboxymethyl chitosan/axit phytic để hấp
phụ thuốc nhuộm nhanh trong xử lý nước thải; Tác giả: Dongxue Han,Hongjie Zhao, Lili Gao, Zhihui Qin, Jinming Ma, Yong Han, Tifeng Jiao.Chitosan đã được sử dụng như một nguyên liệu thô phổ biến để điều chếhydrogel để xử lý nước thải, trong nghiên cứu này, một loạt hydrogel tổnghợp cacboxymethyl chitosan/axit phytic (CMCS-PA) với nhiều lượng PA
Trang 8khác nhau đã được điều chế để loại bỏ thuốc nhuộm metyl da cam (MO)
và đỏ Congo (CR) khỏi dung dịch nước Các hydrogel tổng hợp với cấutrúc xác định rõ ràng được đặc trưng bởi các kỹ thuật khác nhau Kết quảthí nghiệm cho thấy hydrogel sở hữu cấu trúc xốp ổn định với nhiều nếpnhăn hơn trên bề mặt do sự hình thành liên kết hydro liên phân tử giữaCMCS và PA trong quá trình trùng hợp tại chỗ Quan trọng hơn, các điềukiện hấp phụ tối ưu của CMCS-PA thu được bằng cách thay đổi các yếu
tố hấp phụ khác nhau: tỷ lệ giữa hai phân tử và pH Và hydrogelcomposite CMCS-PA (3: 1) thể hiện khả năng hấp phụ lớn đối với MO(13,62 mg / g) và CR (8,49 mg / g) ở pH = 7 ở nhiệt độ phòng Ngoài ra,hydrogel cũng cho thấy khả năng tái sử dụng hấp phụ tuyệt vời và tính ổnđịnh Công việc này thúc đẩy sự phát triển hơn nữa trong thiết kếhydrogel composite và các ứng dụng của chúng trong xử lý nước thải
- Phương pháp tiếp cận thân thiện với môi trường để xử lý nước thải nuôi
trồng thủy sản: Đánh giá chất đông tụ tự nhiên vis-a-vis chitosan Tác giả:Benedict Terkula Iber, Victor Tosin Okomoda, Sheikh AbdullahRozaimah, Nor Azman Kasan Tốc độ tăng trưởng nhanh của nuôi trồngthủy sản dẫn đến việc sản sinh ra nước thải có thể gây hại cho môi trườngnếu bị loại bỏ mà không được xử lý Các phương pháp xử lý nước thảithông thường liên quan đến việc sử dụng các hóa chất tổng hợp Mặc dùhiệu quả của nó, mối quan tâm về an toàn môi trường của việc sử dụngkéo dài đã được nâng cao Do đó, bắt buộc phải xác định các giải phápthay thế tự nhiên, có thể phân hủy sinh học, không độc hại, giá cả phảichăng và hiệu quả để xử lý nước thải Đánh giá này xem xét các thànhphần khác nhau của nước thải nuôi trồng thủy sản và các phương pháptiếp cận thân thiện với môi trường khác nhau để xử lý nước thải, đây lànhững lựa chọn thay thế khả thi cho chất đông tụ tổng hợp Ngoài ra,chúng tôi đã xem xét ở đây sự lựa chọn chitosan thay vì chitin trong xử lýnước thải; khả năng đông tụ và kết bông của chúng, và quy trình sản xuất.Những ưu điểm và nhược điểm khác nhau của việc sử dụng hàng loạt chấtđông tụ tự nhiên cũng được nâng cao nhằm giải quyết các can thiệpnghiên cứu cần thiết để đạt được mục đích sử dụng thương mại
Những nghiên cứu về biochar (than sinh học) trong xử lý nước thải:
− Sử dụng than sinh học có nguồn gốc từ sinh khối trong xử lý nước thải vàsản xuất điện: Một giải pháp đầy hứa hẹn cho một môi trường bền vững.Tác giả: Meenal Gupta, Nishit Savla, Chetan Pandit, Soumya Pandit,Piyush Kumar Gupta, Manu Pant, Santimoy Khilari, Yogesh Kumar,Daksh Agarwal, Remya R Nair, Dessy Thomas, Vijay Kumar Thakur.Than sinh học là một sản phẩm rắn, rất giàu cacbon, có đặc tính hấp phụrất lý tưởng để khử nhiễm nước thải Do tỷ lệ diện tích bề mặt riêng trênthể tích cao, nó có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng môi trường Nó
có các ứng dụng đa dạng trong các lĩnh vực khác nhau Đánh giá này tậptrung vào các ứng dụng khác nhau của nó trong xử lý nước thải để loại bỏ
Trang 9các chất ô nhiễm khác nhau như kim loại nặng, thuốc nhuộm, hợp chấthữu cơ và thuốc trừ sâu Bài đánh giá này cũng nêu bật một số ứng dụngdựa trên năng lượng trong pin, siêu tụ điện, và tế bào nhiên liệu vi sinhvật Nó mô tả thông tin về các nguyên liệu đầu vào khác nhau để sản xuấtthan sinh học có nguồn gốc từ LB, các điều kiện khác nhau cho quá trìnhsản xuất, tức là nhiệt phân và các phương pháp biến đổi của than sinh học
để cải thiện các đặc tính cần thiết cho xử lý nước thải Bài tổng quan nàygiúp độc giả hiểu được tầm quan trọng của than sinh học trong xử lý nướcthải và ứng dụng của nó trong sản xuất điện về pin, siêu tụ điện, tế bàonhiên liệu vi sinh, ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu, loại bỏ chất ônhiễm và thuốc nhuộm, đặc biệt là sự phát triển mới nhất về sử dụng LB
có nguồn gốc từ than sinh học Đánh giá này cũng nhấn mạnh tính bềnvững về kinh tế và môi trường cùng với việc thương mại hóacủa nhà máythan sinh học Nó cũng mô tả các lò phản ứng nhiệt phân khác nhau được
sử dụng để sản xuất than sinh học
− Tập đoàn phân hủy dầu mỏ cố định than sinh học để tăng cường tạo hạt và
xử lý nước thải nhà máy lọc dầu tổng hợp Tác giả: Qinghong Wang,Jingmin Deng, Jiahao Liang, Liangyan Jiang, Muhammad Arslan,Mohamed Gamal El-Din, Xin Wang, Chunmao Chen Nghiên cứu này đãkhảo sát tác động của liên hợp cố định than sinh học trong việc tăngcường xử lý sinh học nước thải nhà máy lọc dầu trong các lò phản ứngtheo chuỗi Lò phản ứng điều khiển (R ) được vận hành song song Kếtquả minh họa rằng quá trình tạo hạt nhanh hơn ở R , tỷ lệ hạt > 0,45 mmcao hơn gần 30% so với R 0 ) và các lò phản ứng với tổ hợp vi khuẩn tự
do (R 1 ), than sinh học (R 2 ) và than sinh học cố định (R 3 2 và R 3 0 và
R 1 trong 45 ngày đầu tiên R 3 thể hiện hiệu suất hoạt động tối ưu nhưhiệu quả loại bỏ COD cao nhất (97,9%), dầu (97,4%), NH 4 +-N (97,2%)
và TN (90,2%) khi kết thúc thí nghiệm Than sinh học đã làm giàu thêm
sự phong phú và đa dạng của vi sinh vật trong khi tổ hợp được tiêm chủng
đã điều chỉnh tích cực các cấu trúc cộng đồng Sự phong phú cao hơn của
vi khuẩn Rhodococcus được cấy (4,81%) ở R 3 cho thấy sự hình thànhthành công các chủng chức năng trong bùn dạng hạt Nó kết luận rằngviệc áp dụng liên hợp cố định than sinh học là một lựa chọn tốt hơn để xử
lý nước thải nhà máy lọc dầu
3 Mục tiêu nghiên cứu:
3.1 Mục tiêu chung/tổng quát:
Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải thủy sản từ vật liệu tổng hợpchitosan/Biochar
3.2 Mục tiêu cụ thể:
Tổng hợp chitosan/ Biochar từ phế phẩm: chế biến thủy sản và công nghiệp.Phân tích đặc tính chitosan/ Biochar
Trang 10Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải thủy sản từ vật liệu tổng hợp chitosan/Biochar.
4 Nội dung triển khai nghiên cứu:
(Liệt kê đầy đủ những nội dung cần phải thực hiện nhằm giúp đạt được mục
tiêu đề tài)
Nội dung 1:
Thu vỏ tôm để điều chế chitosan.
Hiện tại, trên địa bàn tỉnh Trà Vinh có rất nhiều công ty thủy hãi sản chếbiến tôm công nghiệp Hàng ngày các công ty sẽ thải ra một lượng lớn vỏtôm, có thể thu gom lại để làm nguồn nguyên liệu để chiết xuất chitosan
Nội dung 2:
Điều chế chitosan từ vỏ tôm.
1 Thu thập: Vỏ của tôm thẻ
2 Làm sạch sơ chế: Loại bỏ và rửa sạch bằng nước các loại tạp chất cótrong vỏ
3 Khử khoáng chất: sử dụng Hcl để loại bỏ các loại khoáng chất cótrong vỏ
4 Khử Protein: sử dụng NaOH loãng để loai bỏ các protein còn dư lạitrong vỏ
5 Thành Phẩm Chitin: thu được Chitin nguyên chất sau khi rửa sạch,sấy khô, nghiền nhỏ
6 Sản xuất Chitosan: Chitin sẽ được đun trong NaOH đậm đặc ở nhiệt
độ cao để tạo ra Chitosan
− Khử khoáng chất: Khoáng chất chiếm tới 45,16 % thành phần cấu tạo nên
vỏ tôm Để loại bỏ khoáng chất này người ta thực hiện bằng cách sử dụngHCI có nồng độ 2 – 6% ở nhiệt độ môi trường (26 – 30 ° C) với tỷ lệ rắn
và dung môi 1: 5 (m/ v) trong 16 giờ Phần cặn thu được được rửa sạch
và ngâm trong nước sạch cho đến khi pH trung tính thì vớt ra
Trang 11Tóm tắt cách khử khoáng chất vỏ tôm như sau:
Dùng HCL: nồng độ 2 – 6 %
Ở Nhiệt Độ: 26 – 30 ° C – nhiệt độ phòng
Thời gian: ngâm trong 16 tiếng
Tỷ lệ: 1 phần chất rắn thì dùng 5 phần dung môi
− Khử Protein: Protein chiếm tới 23 % thành phần cấu tạo nên vỏ tôm
Để loại bỏ Protein trong vỏ tôm ta sử dụng quá trình khử Protein vỏtôm bằng việc sử dụng dd NaOH 4 – 8 % ở nhiệt độ môi trường (26– 30 ° C) với tỷ lệ rắn và dung môi 1: 5 (m / v) trong 20 giờ Cặn thuđược trong quá trình được rửa sạch và ngâm trong nước sạch cho đếnkhi pH trung tính, lúc này người ta gọi chúng là Chitin
Tóm tắt cách khử Protein trong vỏ tôm như sau:
− Sản xuất chitosan: Sau khi vỏ tôm được trải qua quá trình khửkhoáng và khử protein thì thu được Chitin Với nguồn Chitin nguyênchất có độ sạch cao sẽ sử dụng nguồn Chitin và điều chế Chitosan.Quy trình sản xuất Chitosan từ vỏ tôm trong công nghiệp
− Sản Xuất Chitosan Sử Dùng NaOH Khử Acetyl Chitin
− Đây là phương pháp sản xuất Chitosan bằng cách sử dụng phản ứnghóa học bằng hóa chất (cụ thể là NaOH) để điều chế Chitosan Đây
là phương pháp điều chế Chitosan được sử dụng phổ biến nhất trongcông nghiệp Cách thực hiên cơ bản được thực hiện bằng cách sửdụng NaOH (nồng độ 30% – 60%) ở nhiệt độ 65 ° C với tỷ lệ rắn vàdung môi 1:10 (m / v) trong 20 giờ Cặn được rửa cho đến khi pHtrung tính bằng nước sạch Cặn được làm khô trong tủ sấy trong 4giờ ở nhiệt độ từ 65 – 70 độ C, thu được Chitosan nguyên chất
Tóm tắt quy trình sản xuất Chitosan từ Chitin bằng NaOH BAO GỒM:
Dùng NaOH: nồng độ 30 – 60%
Ở Nhiệt Độ: 65 ° C
Trang 12 Thời gian: ngâm trong 20 tiếng.
Tỷ lệ: 1 phần chất rắn thì dùng 10 phần dung môi (1:5)
Nguyên liệu và hoá chất cần dùng:
− Vỏ tôm được thu từ nhà máy chế biến thủy hải sản
− Hóa chất cần dùng: HCl, NaOH
Sản xuất biochar (than sinh học).
− Nguyên liệu chính để sản xuất biochar: xơ dừa, lõi cây, rơm
− Quá trình sản xuất biochar: Quá trình nhiệt phân được thực hiện trongđiều kiện hạn chế oxy ở 600 ° C trong 4 giờ Sau đó cần một chày và cốiđược sử dụng để nghiền biochar, sau đó biochar được đưa qua sàng 0,8
mm Axit HCl 0,1 M được sử dụng để loại bỏ các khoáng chất
Nội dung 3:
Nghiên cứu liên kết màng composite chitosan/biochar:
− Màng phức hợp được chuẩn bị bằng cách hòa tan 4 g bột chitosan trong
100 mL axit axetic 5% (m / v) Sau đó, 4 g biochar dạng bột được thêmvào dung dịch này, tiếp tục khuấy trong 1 giờ cho đến khi đồng nhất hoàntoàn Gel đã tạo thành được đổ vào đĩa petri có đường kính 10 cm và làmkhô trong tủ sấy ở 60 ° C trong 8 giờ cho đến khi dung môi bay hơi và cácmàng được hình thành Tiếp theo, một dung dịch NaOH (1 mol) đượcthêm vào các màng cho đến khi chúng được bao phủ, để yên trong 24 giờ,
và sau đó rửa bằng nước khử ion Màng chitosan tinh khiết được tổng hợptheo cách tương tự, nghĩa là không bổ sung biochar
Nội dung 4:
Đánh giá hiệu quả nước thải thủy sản được tổng hợp từ phế phẩm chitosan/biochar.
− Đo mẫu nước thải chứa kim loại nặng trước khi đem xử lý
− Đo quan sát kết quả khả năng hấp phụ kim loại nặng của màng chitosan/biochar
− Phân tích nồng độ kim loại nặng Hg
− Phân tích, tính toán khả năng xử lý tối ưu của màng chitosan/biochar
− Phân tích những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ
Phân tích đặc tính chitosan/biochar.
− Phổ hồng ngoại của mẫu được đo trong vùng sóng 4000–400 cm-1 bởimáy TENSOR 27-Bruker
Trang 13Xử lý nước thảichăn nuôi thuỷ sản.
− Tính chất từ của mẫu được đo bằng máy từ kế mẫu rung MicroSense, và hàm lượng chitosan chứa trong mẫu được xác định thôngqua giản đồ TGA, được đo bởi máy TGA Q500 -TA- Mỹ
EV11-− Phương pháp BET được sử dụng để xác định diện tích bề mặt cụ thể(SSA)
Phân tích mẫu nước.
− Đo mẫu nước thải chứa kim loại nặng trước khi đem xử lý
− Đo quan sát kết quả
5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
5.1 Đối tượng nghiên cứu: (nêu bản chất của sự vật hay hiện tượng cần xem
xét và làm rõ trong nhiệm vụ nghiên cứu Ví dụ: đối với các đề tài về cải tiến nội dung đào tạo chuyên ngành Quản trị Kinh doanh thì đối tượng nghiên cứu là nội dung đào tạo chuyên ngành Quản trị Kinh doanh; đề tài về ứng dụng tin học vào việc soạn bài giảng thì đối tượng nghiên cứu là phần mềm ứng dụng)
Địa điểm, câu hỏi nghiên cứu… (nếu có)
5.2 Phạm vi nghiên cứu: (nêu rõ giới hạn nội dung, không gian, thời gian.
Ví dụ: đối với đề tài về cải tiến nội dung đào tạo chuyên ngành Quản trị Kinh doanh thì phạm vi nghiên cứu của đề tài là: Chuyên ngành Quản trị Kinh doanh trình độ đại học đang áp dụng tại Trường Đại học Trà Vinh giai đoạn 2015- 2017)
6 Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sẽ sử dụng:
Chiết xuất
chitosan
Thu gom
vỏ tôm