NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG POLYMER SINH HỌC TRONG VIỆC THU HỒI PROTEIN TỪ NƢỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN HOÀNG HƯƠNG QUỲNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG POLYMER SINH HỌC TRONG VIỆC THU HỒI PROTEIN TỪ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG N

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN HOÀNG HƯƠNG QUỲNH

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG POLYMER SINH HỌC TRONG VIỆC THU HỒI PROTEIN TỪ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Đà Nẵng - Năm 2018

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN HOÀNG HƯƠNG QUỲNH

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG POLYMER SINH HỌC TRONG VIỆC THU HỒI PROTEIN TỪ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN

Chuyên ngành : Công nghệ sinh học

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

Ts Đặng Đức Long

Đà Nẵng - Năm 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết

quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công

trình nào khác

Tác giả

Nguyễn Hoàng Hương Quỳnh

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

TÓM TẮT LUẬN VĂN vii

DANH MỤC VIẾT TẮT viii

DANH MỤC C C NG ix

DANH MỤC C C H NH x

MỞ Đ U 1

1 T nh c p thiết c t i 1

2 M c ti u nghi n cứu 2

3 Đối t ng v ph m vi nghi n cứu 2

4 Ph ng ph p nghi n cứu 2

5 ngh kho h c v th c ti n c t i nghi n cứu 3

6 ố c c luận v n 3

CHƯƠNG 1 T NG QUAN TÀI LI U 4

1.1 Tổng qu n v ng nh chế biến th y sản 4

1.2 Tổng qu n v n ớc thải th y sản 6

1.3 Tổng qu n v Proten c 9

Protein c u trúc 10

1.3.1 Protein ch t c 10

1.3.2 Protein li n kết (khung m ng) 11

1.3.3 1.4 Tổng qu n v polymer sinh h c trong xử lý n ớc thải 11

Tổng qu n v chitos n 11

1.4.1 a C u trúc 11

b.T nh ch t c chitos n 12

b.1 T nh ch t vật lý 12

b.2 T nh ch t h h c 12

b.3 T nh ch t sinh h c 13

c Ứng d ng c chitos n 13

c.1 Ứng d ng trong c ng ngh th c ph m [26 29 13

c.2 Ứng d ng trong y tế [29 34 15

c.3 Ứng d ng trong xử lý m i tr ờng [58 15

c.4 Ứng d ng trong n ng nghi p [21 16

c.5 Ứng d ng trong c ng nghi p [33 16

Tổng qu n v bentonite 16

1.4.2 a C u trúc 17

b.T nh ch t c bentonite 18

c Ứng d ng c bentonite 20

d.C c ph ng ph p ho t h bentonite 21

1.5 Tổng qu n v ph ng ph p keo t 22

Kh i ni m 22

1.5.1 C chế 22

1.5.2 a C chế trung ho i n t ch 24

b.C chế t o cầu nối 24

c C chế t o cầu nối sảy r ở 5 phản ứng 24

C c yếu tố ảnh h ởng ến qu tr nh keo t 25

1.5.3 a pH 25

b.Li u l ng ch t keo t 25

c Đ c b n ầu 25

d.Ch t h u c 26

e Ion trong n ớc 26

f Hi u ứng khu y 26

g.Nhi t keo t 26

h.Thế n ng zet 26

1.6 Tổng qu n v t nh h nh nghi n cứu trong v ngo i n ớc 26

T nh h nh nghi n cứu trong n ớc 26

1.6.1 T nh h nh nghi n cứu n ớc ngo i 28

1.6.2 CHƯƠNG 2 NGUYÊN LI U VÀ PHƯƠNG PH P NGHIÊN CỨU 30

2.1 Nguy n li u nghi n cứu 30

Ngu n n ớc thải 30

2.1.1 D ng c h ch t v thiết b sử d ng 30

2.1.2 a D ng c 30

b.H ch t 30

c Thiết b 31

2.2 Ph ng ph p nghi n cứu 31

S tiến tr nh nghi n cứu 31

2.2.1 Thuyết minh tiến tr nh nghi n cứu 32

2.2.2 a L m s ch v ho t h bentonite 32

a.1 M c ch 32

a.2 Tiến h nh th nghi m 32

b.Khảo s t ặc t nh n ớc thải th y sản 33

c Nghi n cứu th c nghi m hi u su t xử lý COD c n ớc thải th y sản bằng chitos n v bentonite 33

d.Nghi n cứu thu h i protein t n ớc thải th y sản l m ph ph m bổ sung v o thức n gi súc 35

2.3 Ph ng ph p phân tích 36

Ph ng ph p x c nh COD 36

2.3.1 a H ch t 36

b.C ch tiến h nh 36

c C ng thức t nh to n 36

Ph ng ph p x c nh TSS (Tot l Supended Solids) 37

2.3.2 a C ch tiến h nh 37

b.C ng thức t nh to n 37

X c nh h m l ng protein bằng ph ng ph p r dford [6 37

2.3.3 a H ch t 37

b.C ch tiến h nh 37

Xác nh nit tổng số bằng ph ng ph p Kejld hl [4 38

2.3.4 a Nguy n lý 38

b.C ch tiến h nh 38

CHƯƠNG 3 KẾT QU VÀ TH O LUẬN 40

3.1 Kết quả ho t h entonite 40

3.2 Đặc tr ng c n ớc thải th y sản 41

Khảo s t ặc tr ng c n ớc thải th y sản 41

3.2.1 Kết quả phân t ch ch t l ng n ớc thải t i c c v tr kh c nh u 42

3.2.2 3.3 Khảo s t hi u su t thu h i protein v hi u su t xử lý COD 44

Xây d ng ờng lbumin chu n 44

3.3.1 Kết quả khảo s t hi u su t thu h i protein v hi u su t xử lý COD 45 3.3.2 Kết quả protein thu h i l m ph ph m cho ch n nu i gi súc 48

3.3.3 3.4 Kết quả khảo s t ảnh h ởng c pH ến khả n ng keo t protein 49

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51

4.1 Kết luận 51

4.2 Kiến ngh 51

TÀI LI U THAM KH O 53

PHỤ LỤC 58

TÓM TẮT LUẬN VĂN

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG POLYMER SINH HỌC TRONG VIỆC THU HỒI

PROTEIN TỪ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN

H c vi n: Nguy n Ho ng H ng Quỳnh Chuyên ngành: Công ngh sinh h c

Mã số: 60420201 Khóa: 32 Tr ờng Đ i h c ch kho – ĐHĐN

T m tắt: Nghi n cứu n y nhằm ứng d ng qu tr nh keo t dùng m t số lo i

polymer sinh h c ể thu h i protein t n ớc thải th y sản S u khi thử nghi m trong

i u ki n dung d ch chu n với m t lo i protein quy tr nh r ã c mở r ng ứng

d ng tr n mẫu n ớc thải th y sản c tr m xử lý n ớc thải S n Tr - Đ Nẵng c chứ

d ng c c lo i protein kh c nh u Vi c nghi n cứu tập trung v o sử d ng lo i polymer sinh h c l chitos n kết h p với ch t hỗ tr v c l bentonite bổ sung v o

n ớc thải nhằm thu h i protein l m giảm nhi m n ớc thải Hi u su t xử lý n ớc thải

c nh gi th ng qu c c th ng số nh : c COD (chemic l oxygen dem nd) TSS (turbidity & suspended solids) Kết quả nghi n cứu t m r t l chitos n: bentonite phù h p ể keo t protein c ng nh giảm ch số COD l n tới h n 88 h m

l ng protein c thu h i l n tới h n 95 T kết quả cho th y t nh ứng d ng c nghi n cứu n y kh c o n c nh ch t l ng n ớc thải t i c c nh m y kh c nh u

b o g m c ng ty CP Th y sản v TM Thuận Ph ớc; C ng ty CP Đ h p H Long;

C ng ty TNHH Hải Th nh; C ng ty Cổ Phần Kh ng Th ng v tr m xử lý CWWTP

c ng c phân t ch theo c c ti u ch pH OD COD TSS NH4 TN TP v tổng dầu

m ng th c vật trong nghi n cứu n y

Từ kh a: “qu tr nh keo t ” “n ớc thải th y sản” “polymer sinh h c”

“chitos n” “bentonite”

Abstract: This research aims to apply the coagulation process using

biopolymers to extract protein from fish processing wastewater After testing with a pure protein solution in a buffer, the procedure has been extended to real wastewater samples of Son Tra wastewater treatment plant, which contains a variety of proteins The research focused on the use of chitosan in combination with an inorganic addition (bentonite) to recover proteins and decrease the pollution of the wastewater The efficiency of the treatment process is measured through several parameters such as turbidity, chemical oxygen demand (COD), TSS (turbidity & suspendid solids) The results have determined an approapriate chitosan: bentonite ratio, at which the COD reduction is up to 88% and the recovery of protein is up to more than 95% Results show a great potential of the method in fish processing wastewater treatment

in larger scale In addition, the quality of fish processing wastewater from various factories including seafood and TM Thuan Phuoc, Ha Long, Hai Thanh, Khang Thong and CWWPT was also measured via analytical criteria (pH, BOD, COD, TSS, NH4, nitrogen total, phosphate total and oil-and-grease total) in the present study

Keywords - “coagutaling process”, “fish processing wastewater”, “bio-polymer”,

“chitosan”, “bentonite”

DANH MỤC CÁC BẢNG

ảng 1.1 Thành phần n ớc thải chế biến th y sản [tr.35, 8] 7 ảng 1.2 Vi c thải h ng n m protein v ch t béo t n ớc thải c a ngành

chế biến th y sản ở Ba Lan [5] 8 ảng 1.3 Bảng số li u h m l ng protein và thành phần hóa h c c a m t

số loài th y sản 9 ảng 1.4 T l % protein trong tổng số protein cá, m c ống và th t 10 ảng 2.1 Thể tích chitosan và khối l ng bentonite bổ sung cho t ng thí

nghi m 34 ảng 2.2 Bảng d ng ờng chu n trong ph ng ph p r dford 38 ảng 3.1 Kết quả phân t ch bentonite ch ho t h v ã c ho t hóa

41 ảng 3.2 Đặc tr ng c n ớc thải th y sản 41 ảng 3.3 Kết quả phân tích ch t l ng n ớc thải t i các v trí khác nhau 42 ảng 3.4 Bảng số li u sau xử lý c n ớc thải th y sản 46 ảng 3.5 Kết quả khảo sát ảnh h ởng c pH ến hi u su t xử lý n ớc

thải 49

DANH MỤC CÁC H NH

Hình 1-1 Sản l ng nuôi tr ng và khai thác th y sản Vi t Nam 4

Hình 1.2 Chế biến Th y sản truy n thống 5

H nh 1.3 Công thức hóa h c chitosan 11

H nh 1.4 Sản ph m chitos n th ng m i 12

H nh 1.5 Màng b c th c ph m t chitosan [19] 15

H nh 1.6 Hình ảnh c a bentonite 16

H nh 1.7 Đ n v c bản c a montmorillonit [35] 18

H nh 1.8 C u trúc không gian c a m ng l ới montmorillonit 20

H nh 1.9 C chế c ph ng ph p keo t 23

H nh 1.10 Quy trình thu h i protein trong n ớc thải th y sản bằng phèn nhôm [37] 27

H nh 1.11 Quy trình tách protein bằng phức h p chitosan – alginate 29

H nh 2.1 S tiến trình nghiên cứu 31

H nh 2.2 Hình ảnh lỗ rỗng c a bentonite qua kính hiển vi 32

H nh 2.3 M y o phân t ch i n tích b mặt v r ng lỗ rỗng 33

H nh 2.4 Quy trình thu h i protein t n ớc thải th y sản 34

H nh 2.5 H thống ch ng c t m 39

H nh 3.1 Đ th phân t ch rỗng lỗ xốp c bentonite ch ho t hóa 40

H nh 3.2 Mẫu d ng ờng chu n ở các n ng khác nhau 44

H nh 3.3 Đ th ờng chu n albumin 45

H nh 3.4 Hình ảnh n ớc thải th y sản b n ầu ch xử lý 45

H nh 3.5 M t số mẫu n ớc thải sau xử lý 46

v o thu h i protein t n ớc thải th y sản Hi n n y ể thu h i protein th ờng sử

d ng m t số ph ng ph p th ng d ng nh ph ng ph p ẳng i n ( i u ch nh

pH bằng cid ki m) hoặc xử lý nhi t ể kết t protein [51], [3] Ngo i r ể

t ng c ờng hi u quả rút ngắn thời gi n xử lý trong qu tr nh thu h i protein t

n ớc thải th y sản m t số ch t keo t t o b ng th ờng c sử d ng nh c c muối v c (N Cl Al2(SO4)3, FeCl3) c c polyme nh lgin te, chitosan, polyme tổng h p [51] [3] Đặc bi t chitos n m t polyme sinh h c c chết

t ch t phế li u th y sản c t nh keo t v t o b ng r t tốt v ã c ứng d ng nhi u trong thu h i protein [53] Ngo i r chitos n kh ng c v c ho t t nh sinh h c c l i nh kh ng n m kh ng khu n chống oxy h bảo v protein (protein protect nt) n n sản ph m protein thu h i c thể sử d ng trong chế biến thức n cho ng ời v ng vật [8] Xu t ph t t nh ng v n tr n t i ch n

t i “Nghi n cứu sử d ng polyme sinh h c trong vi c thu h i protein t n ớc thải chế biến th y sản” với m c ch sử d ng c c polyme sinh h c th ch h p t m r giải ph p tối u l m t ng hi u su t thu h i protein tận d ng l m thức n ch n

nu i m t mặt tận thu ngu n protein phế thải mặt kh c t m r giải ph p h p lý cho vi c giảm tải h thống xử lý n ớc thải c c c nh m y chế biến th y sản

hi n n y Đây ch nh l h ớng i mới nhằm t m nh ng giải ph p th ch h p ể giải quyết nh ng v n n bức xúc v n n giải c c c nh m y chế biến th y sản

2 M c ti u nghi n c u

- Khảo s t hi u quả thu h i protein t n ớc thải chế biến th y sản bằng

ph ng ph p keo t sử d ng c c polyme sinh h c kết h p với ch t keo t v c nh bentonite;

- Tận d ng ngu n protein phế ph m l m nguy n li u cho thức n

ch n nu i

3 Đối tư ng và ph m vi nghi n c u

a ối tượng

- N ớc thải t các nhà máy chế biến th y sản c thu gom v Tr m xử

lý n ớc thải S n Tr ph ờng Th Quang, quận S n Tr th nh phố Đ Nẵng

- Các lo i polyme sinh h c g m: chitosan, natri alginate

- Ch t keo t v c entonite

b Ph m vi

- Sử d ng n ớc thải chế biến th y sản c a các nhà máy chế biến th y sản c thu gom u nối v Tr m xử lý n ớc thải S n Tr ph ờng Th Quang, quận S n Tr th nh phố Đ Nẵng

4 Phương ph p nghi n c u

a Phương pháp thu mẫu:

L y mẫu n ớc thải u v o c h thống xử lý n ớc thải tập trung quận

S n Tr v l y mẫu n ớc thải t i c c c ng o n xử lý n ớc thải c m t số nh

- X c nh OD5 bằng ph ng ph p ph loãng v nu i c y theo TCVN 6001:1995

- X c nh NH4+-N bằng ph ng ph p indophenol theo TCVN 1:1996

6179 X c nh tổng dầu m ng th c vật bằng ph ng ph p SMEWW

5520 B&F:2012

b2 Phương pháp sinh h c

- Phân t ch th nh phần cid min

- Đ nh gi ph ng ph p bảo quản protein thu h i c

c c polyme sinh h c kết h p với ch t keo t v c

- Nghi n cứu l m s ng tỏ th m v c chế keo t protein bởi c c polymer sinh h c v ch t keo t v c

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Hình 1-1 Sản lượng nuôi trồng và khai thác thủy sản Việt Nam

C sở chế biến sản ph m ng l nh v ng h p ầu ti n l nh m y c

h p H Long r ời n m 1957 T s u n m 1980 c ng nghi p chế biến ã c

nh ng b ớc ph t triển v t bậc Đến n m 2000 cả n ớc ã c 184 x nghi p chế biến xu t kh u th y sản ng l nh ng h p v h ng ngh n c sở chế biến

c c sản ph m truy n thống

Đặc bi t t n m 1995 ến n y c c nh m y chế biến th y sản ã li n t c

ổi mới c ng ngh nâng c p i u ki n sản xu t p d ng c c ch ng tr nh quản

lý ch t l ng v sinh v n to n th c ph m Trong nh ng n m ầu thế k 21

ng nh chế biến thu sản ở n ớc t l l nh v c ã m ng l i gi tr xu t kh u c o

v ng m t v i trò qu n tr ng trong n n kinh tế quốc dân N m 1998 gi tr kim ng ch xu t kh u t 858 6 tri u USD v n m 2003 t 1 5 t USD v t 2

t USD v o n m 2005 N kh ng nh ng em l i l i nhuận c o m còn giải quyết c ng n vi c l m cho h ng ngh n l o ng Ở Vi t N m ngh kh i th c v

nu i tr ng thu sản cung c p c ng n vi c l m th ờng xuy n cho khoảng 1 1 tri u ng ời t ng ứng với 2 9 l c l ng l o ng

Hình 1-2 Chế biến Thủy sản truyền thống

C ng nghi p chế biến th y sản li n qu n tr c tiếp ến nhi m m i

tr ờng ặc bi t l nhi m n ớc v mùi c h i Khi nguy n li u kh ng c bảo quản tốt hoặc c c n i t ng lo i bỏ kh ng c thu d n c n thận n ớc s u sản xu t kh ng c xử lý sẽ bốc mùi V vậy c c do nh nghi p chế biến th y sản cần c quy tr nh xử lý ch t nhi m m i tr ờng coi l m t y u cầu bắt

d ng v ph t triển khu c ng nghi p tập trung t l ng g p c c c khu

c ng nghi p v o tổng gi tr sản xu t c ng nghi p t tr n 24 hi n n y l n khoảng 39 - 40 v o n m 2010 v tới tr n 60 v o gi i o n tiếp theo T ng t

l xu t kh u h ng c ng nghi p c c c khu c ng nghi p t 19 2 gi tr xu t

kh u to n quốc hi n n y l n khoảng 40 v o n m 2010 v c o h n v o c c gi i

o n tiếp theo [54] Song h nh với s ph t triển c ng nghi p v khu c ng nghi p v n nhi m suy tho i m i tr ờng v c n ki t ngu n t i nguy n thi n nhi n ng ng y c ng gi t ng

Trong s ph t triển chung v ng nh chế biến th y hải sản tr n to n quốc

Đ Nẵng l m t trong nh ng th nh phố c thế m nh v xu t kh u th y hải sản Khu c ng nghi p d ch v th y sản Th Qu ng nằm t i ph ờng Th Qu ng quận

S n Tr th nh phố Đ Nẵng c th nh lập n m 2001 c di n t ch 57 90 h (trong 43 68 h t c thể cho thu ) do C ng ty Ph t triển v Kh i th c h tầng Khu c ng nghi p Đ Nẵng l m ch ầu t Hi n n y trong Khu c ng nghi p c 17 do nh nghi p ng ho t ng trong l nh v c chế biến th y hải sản,

c c sản ph m ch nh c KCN chế biến th y sản l c phi l t m ng l nh c

ng l nh m c c n c c ng hải sản ng h p…ch yếu c xu t kh u

s ng th tr ờng Nhật ản v Châu Âu [55] Theo ch tr ng c th nh phố Đ Nẵng t t cả c c nh m y chế biến th y hải sản u c quy ho ch v Khu

c ng nghi p d ch v th y sản Th Qu ng Theo y u cầu c c nh m y phải

xử lý n ớc thải s b tr ớc khi xả v o tr m xử lý n ớc thải tập trung c khu

c ng nghi p v kh ng nh m y n o c phép xả r ngo i m i tr ờng Tuy nhi n trong nhi u n m gần ây tr m xử lý n ớc thải tập trung th ờng xuy n r i

v o t nh tr ng qu tải ặc bi t l v o mù c o iểm c nh bắt th y hải sản khi c c nh m y u nâng c ng su t, n ớc thải ch c xử lý tri t ể tr ớc khi xả r m i tr ờng gây n n nh ng hậu quả nghi m tr ng g p phần kh ng nhỏ

v o t nh tr ng nhi m chung c khu v c âu thuy n Th Qu ng

1.2 Tổng quan v nước thải th y sản

Th y sản phong phú v ch ng lo i n n ngu n nguy n li u c ng nh c ng nghi p n y r t phong phú v d ng C ng ngh chế biến c ng tùy thu c v o

t ng mặt h ng nguy n li u (t m c cu …) v ặc t nh c lo i sản ph m (t i sống ng l nh ng h p…) Do vậy th nh phần v t nh ch t c n ớc thải n y

r t d ng phức t p v th y ổi theo t ng mù Th nh phần c n ớc thải

th ờng l d ng h u c d phân h y v m t số ch t d ng keo hò t n Các thành phần h u c khi phân h y sẽ t o r c c ch t trung gi n (c c xit béo kh ng bão

hò …) gây mùi h i thối kh ch u Đối với c c c ng ty c sản xu t th m c c sản

ph m kh ng h p th trong dây chuy n sản xu t sẽ c th m c c c ng o n

n ớng lu c chi n n n trong th nh phần n ớc thải ch t béo dầu sẽ gi t ng [50]

oxy hò t n trong n ớc do vi sinh vật sử d ng oxy hò t n ể phân h y c c

ch t h u c N ng oxy hò t n d ới 50 bão hò c khả n ng gây ảnh

h ởng tới s ph t triển c t m c Oxy hò t n giảm kh ng ch gây suy tho i

t i nguy n th y sản m còn l m giảm khả n ng t l m s ch c ngu n n ớc dẫn

ến giảm ch t l ng n ớc c p cho sinh ho t v c ng nghi p [32]

C c ch t rắn l lửng l m cho n ớc c hoặc c m u h n chế sâu tầng

n ớc c nh s ng chiếu xuống gây ảnh h ởng tới qu tr nh qu ng h p c tảo rong r u… Ch t rắn l lửng c ng l t c nhân gây ảnh h ởng ti u c c ến t i nguy n th y sinh ng thời gây t c h i v mặt cảm qu n v gây b i lắng lòng

s ng cản trở s l u th ng n ớc v t u bè… [32]

N ng c c ch t nit photpho c o gây hi n t ng ph t triển bùng nổ c c

lo i tảo ến mức giới h n tảo b chết v phân h y gây n n hi n t ng thiếu oxy Nếu n ng oxy giảm tới 0 gây r hi n t ng th y v c chết ảnh h ởng tới ch t

l ng n ớc c th y v c Ngo i r tảo nổi tr n mặt n ớc t o th nh lớp m ng khiến cho b n d ới kh ng c nh s ng Qu tr nh qu ng h p c c c th c vật tầng d ới b ng ng tr C c vi sinh vật nh vi khu n gây b nh v trứng giun s n trong n ớc l ngu n nhi m ặc bi t Con ng ời tr c tiếp sử d ng ngu n n ớc nhi m b n h y qu c c nhân tố lây b nh sẽ truy n dẫn c c b nh d ch cho ng ời

nh b nh lỵ th ng h n nhi m khu n ờng tiết ni u…[32]

Theo số li u c Tổng c c M i tr ờng n m 2009 nh n chung n ng nhi m c n ớc thải chế biến th y sản thể hi n c thể ở bảng s u:

ảng 1.1 Thành phần nước thải chế biến thủy sản [tr.35, 8’]

bi n ph p th ch h p ể xử lý n ớc thải th y sản Ngu n n ớc gây nhi m n y

kh ng nh ng xảy r ở Vi t N m m còn xảy r ở nhi u n ớc tr n thế giới D ới

ây l v d v t nh h nh nhi m ở L n

ảng 1.2 Việc thải hàng năm protein và chất béo từ nước thải của ngành chế

biến thủy sản ở a Lan [5]

v v tr m xử lý tập trung c KCN s u khi xử lý l i lần n v thải r ngu n tiếp nhận l Âu thuy n Th Qu ng Tùy thu c n ng c c ch t nhi m (c n cứ theo gi tr COD) trong dòng thải v o h thống thu gom tr m xử lý

n ớc thải tập trung sẽ thu c c mức ph kh c nh u

Ph ng ph p xử lý v c c qu tr nh c ng ngh ã p d ng t i c c nh

m y x nghi p trong KCN l c h c kết h p với h lý: (1) x l cơ h c lo i bỏ

các chất không tan với các quá trình công nghệ: lắng kết hợp keo tụ, tuyển nổi

h a h c hoặc tuyển nổi áp lực và (2) x l sinh h c: kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí

Tuy m t số do nh nghi p c tr ng b h thống xử lý ri ng nh ng do ặc t nh

n ớc thải c c c do nh nghi p t i ây lu n th y ổi t ng t v t ch ch t v

th nh phần n n nhi u h thống vẫn ch p ứng c ti u chu n xả thải c ngành

1.3 Tổng quan v Proten cá

Th y sản l ngu n nguy n li u qu n tr ng c th c ph m c c ng nghi p n ng nghi p d c ph m Đ ng th c vật th y sản b o g m: t m c nhuy n thể v rong tảo cung c p ngu n protein khổng l v phong phú Th y sản chiếm tr n 20 ngu n protein th c ph m nhân lo i n i chung chiếm tr n

50 ở c c n ớc ng ph t triển

Đ số c c lo i th y sản u c h m l ng protein kh c o nh t l ở c c loài cá

ảng 1.3 ảng số liệu hàm lượng protein và thành phần h a h c của một số loài

t o mùi v ặc tr ng cho th y sản Điểm ẳng i n c protein trong c v th y sản l pI = 4 5 – 5 5 L ng protein trong c béo v c gầy t ng ng nh u (16-19%)

Protein c c ng giống với m t số lo i th y sản So với ng vật c vú ch

- Protein co rút nh : myosin v ctin

- Protein i u hò co rút nh : tropomyosin troponin ctomyosin

T n tốt trong dung d ch muối trung t nh c n ng ion t ng ối c o (> 0.5M)

Protein chất cơ

1.3.2

G m c myoglobin myo lbumin globulin v enzyme

T n trong n ớc trong dung d ch muối n ng ion th p (<0 15M) Do

c thể thu c khi ép th t c th t c c lo i th y sản hoặc chiết trong dung d ch muối c n ng th p

Hầu hết protein ch t c b ng t khi un n ng trong n ớc ở nhi t lớn

h n 50oC Protein ch t c ở c b ng t ở 90 o

C, trong 10 phút Tuy nhi n phần

tr m protein b ng t th y ổi tùy theo lo i V d c thu v c mòi hầu hết

c c protein b ng t còn c ch v ng ch c 65 - 75 b ng t S ng t

khi gi nhi t c protein trong ch t c ph thu c v o protein c t c Hiên

t ng ng t l nguy n nhân l m giảm khả n ng t o gel

Protein liên kết (khung mạng)

1.3.3

L nh ng protein c m ng c s i c c m ng ti thể c vảy v

x ng v c m li n kết Protein m li n kết g m coll gen v el stin Không

t n trong n ớc dung d ch ki m hoặc dung d ch muối c ion th p

C th t lo i c c b n c h c c o chứ nhi u coll gen h n so với lo i

c c u trúc m m m i (nh sò ốc hến…)

1.4 Tổng quan v polymer sinh học trong xử lý nước thải

Polymer sinh h c (polymer c ngu n gốc sinh h c) l nh ng polymer

c t o r trong t nhi n trong c c chu kỳ sinh tr ởng c c c c thể sống…

Tổng quan về chitosan

1.4.1

a

Chitosan là m t polysaccaride m ch thẳng c c u t o t các glucos mine ( n v ã de xetyl h ) v N-acetyl-D-Glucos mine ( n v chứa nhóm acetyl) liên kết t i v tr β-(1-4) N c sản xu t t quá trình xử lý vỏ các loài giáp xác (ví d vỏ tôm, cua) với dung d ch ki m NaOH

D-Hình 1.1 Công thức hóa h c chitosan

b

b.1 T nh ch t vật lý

- Chitosan là polymer sinh h c có khối l ng phân tử lớn

- Chitosan có thể tan trong Ordimethylactamine (DMA) có chứa 8% lithium choloride hoặc axit h u c nh cetic cid citric cid chlohydrite cid

kh ng t n trong n ớc, xút, c n hoặc các dung môi h u c kh c

- B t chitosan có d ng h i s t trong t nhiên và màu sắc c a nó biến ổi

- Chitosan là ch t c nhớt c o Đ nhớt c a chitosan ph thu c vào nhi u yếu tố nh mức deacetyl hóa, khối l ng nguyên tử, n ng dung

Mặt khác chitosan là nh ng polymer m c c monomer c nối với nhau bởi các liên kết β-(1-4)-glicozit; các liên kết này r t d b cắt ứt bởi các ch t

hoá h c nh : cid b se t c nhân oxy-hóa và các enzyme thu phân

b.3 T nh ch t sinh h c

Chitos n kh ng c dùng n to n cho ng ời, chúng có tính hòa h p sinh

h c cao với c thể, có khả n ng t phân h y sinh h c [38, 22] Nó là ch t mang

lý t ởng trong h thống vận tải thuốc, không nh ng sử d ng cho ờng uống,

ti m t nh m ch, tiêm bắp ti m d ới da mà còn sử d ng an toàn trong ghép mô [55]

Chitosan có nhi u tác d ng sinh h c d ng nh : t nh kh ng n m, tính kháng khu n với nhi u ch ng lo i khác nhau, kích thích s phát triển t ng sinh

bỏ i c giúp i u ch nh cid trong n ớc quả Đối với d ch quả táo, nho, chanh, cam không cần qua xử lý pectin, sử d ng chitos n ể làm trong Đặc bi t

n ớc t o c có thể giảm tối thiểu ch ở mức xử lý với 0.8 kg/m3 mà không

h gây ảnh h ởng x u tới ch tiêu ch t l ng c a nó Nghiên cứu ã ch ra rằng chitosan có ái l c lớn ối với h p ch t pholyphenol chẳng h n: catechin, proanthocianydin, acid cinamic, dẫn xu t c a chúng, nh ng ch t mà có thể biến

m u n ớc quả bằng phản ứng oxy hóa

mixen Đi u chú ý là, ở pH = 6 - 6.5 chitosan bắt ầu b kết t a, toàn b chuỗi polysacchrite b kết lắng và gi l i toàn b l ng mixen trong Ch nh nhờ ặc iểm quan tr ng này chitosan ứng d ng trong sản ph m th c ph m chức n ng

- Thu h i protein: Whey coi là ch t thải c a trong công nghi p sản xu t format, nó có chứ l ng lớn lactose và protein ở d ng hòa tan Nếu thải tr c tiếp ra ngoài nó gây ô nhi m m i tr ờng, còn nếu xử lý n ớc thải thì tốn kém trong vận hành h thống mà hi u quả kinh tế không cao.Vi c thu h i protein trong whey c xem là bi n pháp l m t ng hi u quả kinh tế c a sản xu t format Whey protein khi thu h i c bổ sung v o uống, th t b m v c c

lo i th c ph m kh c Đã r nhi u ph ng ph p kh c nh u nhằm thu h i h t protein n y v chitos n c coi mang l i nhi u hi u su t tách cao nh t T l chitos n ể kết bông các h t l lửng là 2,15% (30 mg/l); c th p nh t ở pH 6,0 Nghiên cứu v protein thu c bằng ph ng ph p n y: Kh ng h có s khác bi t v giá tr gi a protein có chứ chitos n v protein thu c bằng ng

t casein hoặc whey protein Ngoài thu h i protein t whey ng ời ta sử d ng chitosan trong thu h i các axit- min trong n ớc c a sản xu t h p, th t c …

- Phân t ch r u – n ớc: Chitos n ã c xử lý ặc bi t ể t o ra d ng màng rỗng Với vi c i u ch nh tốc th m th u (l ng ch t lỏng i qu m ng khoảng 1 m3/h) M ng n y c sử d ng trong h thống phản ứng òi hỏi không dùng nhi t không quá cao Vi c phân tách này ch lo i i n ớc, kết quả là

h m l ng ethanol có thể l n ến 80 %

- Làm màng bao th c ph m: Lớp m ng kh ng c bao quanh bên ngoài bao toàn b khu c trú t b mặt khối nguyên li u nhằm h n chế s phát triển vi sinh vật b mặt- m t nguyên nhân chính gây thối hỏng th c ph m N - O

c rboxymethy (NOCC) c xử lý ặc bi t t phản ứng c a chitosan và monochloro cetic cid trong i u ki n ki m, NOCC b hòa tan trong dung d ch

ở pH >6 hoặc pH <2 Màng NOCC dẻo có thể t o thành ngay trong dung d ch

n ớc Lớp màng này có tính th m ch n l c c c kh nh oxy c cbon dioxide

mà còn có khả n ng phân t ch hỗn h p kh nh : ethylene eth ne cetylence Nghiên cứu v t nh c tố c a NOCC cho th y ở n ng 50.000 ppm có thể gây chết chu t trong 14 ng y T ng t nh vậy, các nghiên cứu ở thỏ c ng ch ra rằng: con ờng ch nh ể lo i i c c polymer trong m u l th ng qu con ờng

n ớc tiểu Tuy nhiên không có dẫn chứng ng chú ý h n c nhắc tới n a

M ng chitos n c ng c l i ích lớn với vi c làm cứng th t quả, ổn nh xit Đi u

n y c ch ra bởi nó làm giảm l ng anthocyanin chứa trong quả N m là th

ph m chính d gây thối quả nh t trong khi u iểm c a chitosan nó có thể kháng n m Th m v o m ng chitos n gần giống nh m i tr ờng bên ngoài

mà không gây ra nguyên nhân hô h p k khí, nó có thể h p thu ch n l c tới oxy nhi u h n l c rbonic

l c tới oxy nhi u h n l c rbonic

c.2 Ứng d ng trong y tế [29, 34]

- Ch khâu phẫu thuật: ch khâu ph chitosan sẽ làm giảm thời gian

ch a b nh t 35 – 50 N m 1970 i h c Del w re ã ph t triển ph ng ph p quay s i chitin tinh khiết Nh ng ch khâu mới có thể c h p th bởi c thể,

lo i bỏ vi c phải phẫu thuật cắt bỏ Ngo i r chitos n còn dùng ể b ng cho vết

th ng bỏng, vết th ng b mặt và các th thuật ghép da, làm giảm u so với

b ng th ng th ờng

- Ngoài ra còn có nh ng ứng d ng khác trong y tế nh : ứng d ng trong

h dẫn thuốc, trong li u pháp nhi t tr ung th ứng d ng trong chế t o dung d ch hoặc gel kháng khu n, sản xu t glucosamine, sản xu t thuốc kh ng virus…

c.3 Ứng d ng trong xử lý m i tr ờng [58]

- Xử lý kim lo i nặng: chitin có khả n ng h p th kim lo i nặng trong bùn thải công nghi p Theo TS L Đức Trung, Vi n M i tr ờng và Tài nguyên – ĐH Quốc gia TP H Ch Minh trong i u ki n bùn có pH 7, t l tr n chitin

vào bùn là 5% theo khối l ng k ch th ớc h t vỏ tôm 1.5mm Sau 15 phút, hi u quả xử lý 100 ối với các kim lo i Crôm, Niken và tr n 99 ối với ng

- H p thu dầu tràn trên biển: chitosan và chitin có khả n ng h p th dầu tràn r t lớn, mỗi gam phao xốp làm bằng hai ch t này có thể hút 83g dầu và sản

ph m có giá thành th p

c.4 Ứng d ng trong n ng nghi p [21]

- Phóng thích chậm các h p ch t trong t: Chitos n c sử d ng nh

ch t m ng ể kết h p và phóng thích t t các h p ch t mong muốn v o t trong khoảng 2 th ng Do tiết ki m c ng kể l ng ch t sử d ng và thời gian bón lặp

- Vỏ bao h t: Ho t ng chitin se c gi t ng trong gi i o n nảy mầm khi h t giống c bao b c chitosan Dùng chitosan làm vỏ bao c a h t,

ng ời t ã l m t ng khả n ng kh ng n m và vi khu n, và hỗ tr h u hi u cho

s nảy mầm và phát triển c a cây tr ng

Bentonite là lo i khoáng sét có thành phần chính là montmorillonite (MMT) với c u trúc lớp, nên có nhi u ặc tính u vi t: tr ng nở tr o ổi ion,

h p ph , dẻo … v vì vậy ã c ứng d ng trong nhi u l nh v c khác nhau [31] [9] Trong t nhiên, bentonite th ờng t n t i ở d ng khoáng hỗn h p, g m MMT qu rtz hectorite s ponite clorite mic c lcite pirrite m nhetite … các muối ki m, ki m thổ và m t số h p ch t h u c Do vậy các tính ch t u

vi t c a bentonite b giảm m nh Để t ng h m l ng MMT và giảm bớt l ng

t p ch t trong bentonite, ng ời ta phải làm giàu, ho t hóa bentonite [49] [45]

Để làm giàu bentonite, ng ời ta có thể sử d ng nhi u ph ng pháp khác

nh u trong th ờng sử d ng là 2 ph ng pháp: lắng g n nhi u bậc và gần ây

là th y xiclon Ph ng pháp th y xiclon c coi là ph ng ph p ặc d ng nh t

ể làm giàu bentonite t khoáng nghèo

Để ho t hóa bentonite, ng ời ta có thể sử d ng nhi u ph ng pháp khác nhau: nhi t [38], ki m (khô hoặc ớt) [27] v xit trong ph ng pháp ho t hóa bằng xit c sử d ng phổ biến h n cả vì hi u quả cao, d th c hi n Các axit th ờng c sử d ng trong ho t hóa bentonite là axit sunfuric, clohydric, photphoric, [47] [13] [11] [25]

dòng

Hình 1.7 ơn vị cơ bản của montmorillonit [9]

MMT là khoáng có c u trúc lớp 2:1 d ng diocta C u trúc m ng l ới tinh thể c a nó g m hai lá tứ di n liên kết với m t lá bát di n ở gi a, các lá này kết

h p với nh u s o cho c c nh c a tứ di n t o thành m t lớp chung chứa các nguyên tử oxi c a silic cùng với nhóm hydroxyl c a bát di n t o nên m t n

S tr ng nở ph thu c vào bản ch t khoáng sét, s thay thế ng hình trong các lớp bát di n v c c ion (c tion tr o ổi) trong môi tr ờng phân tán L ng

n ớc c h p ph vào gi a các lớp ph thu c vào khả n ng hydr t ho c a các

c tion tr o ổi

Ngo i r tr ng nở c a bentonite còn ph thu c vào bản ch t c a

c tion tr o ổi trên b mặt lớp sét Ví d , ion Na+ với i n tích +1 có thể liên kết với m t tâm t ch i n âm trong c u trúc c a MMT Trong môi tr ờng ki m bentonite- Na b hi r t h m nh h n v v vậy huy n phù bentonite-Na r t b n

v ng

 Tính ch t h p ph [48] [29] [60] [1] [56] [24]

Tính ch t h p ph c bentonite c quyết nh bởi ặc tính b mặt, c u trúc xốp và kích th ớc h t c a chúng Do bentonite có c u trúc lớp v phân tán cao nên có c u trúc xốp phức t p và b mặt riêng lớn Với kích th ớc h t nhỏ h n 2 µm v c c u trúc m ng tinh thể d ng lớp nên bentonite có b mặt riêng lớn Di n tích b mặt c a bentonite g m di n tích b mặt ngoài và di n tích b mặt trong c x c nh bởi b mặt c a khoảng không gian gi a các lớp trong c u trúc tinh thể, di n tích b mặt ngoài ph thu c v o k ch th ớc h t, h t càng nhỏ thì di n tích b mặt ngoài càng lớn

Khả n ng h p ph c a bentonite còn ph thu c vào tính ch t, kích th ớc, hình d ng c a các tác nhân b h p ph Các ch t h u c phân c c có kích th ớc

và khối l ng nhỏ b h p ph bằng cách t o phức tr c tiếp với các cation trao

ổi nằm gi a các lớp sét hoặc liên kết với c c c tion qu li n kết với n ớc Nếu các ch t h u c phân c c có kích th ớc và khối l ng phân tử lớn, chúng

có thể kết h p tr c tiếp vào v tr oxi y c a tứ di n trong m ng l ới tinh thể bằng l c van der Walls hoặc liên kết ở v trí c hi ro S h p ph các ch t h u

c kh ng phân c c c c polyme v ặc bi t là vi khu n ch xảy ra trên b mặt ngoài c a bentonite

 Khả n ng tr o ổi ion c a bentonite[29] [9] [27] [28]

S thay thế ng hình c a Si4+ bằng Al3+ trong m ng tứ di n và Al3+ bằng

Mg2+ trong m ng l ới bát di n làm xu t hi n i n tích âm trong m ng l ới c u trúc c c i n tích âm này sẽ c bù tr bằng các cation nh Na+

, Ca2+,v.v , chúng c g i l c c c tion tr o ổi Khả n ng tr o ổi m nh hay yếu ph thu c l ng i n tích âm b mặt, số l ng ion tr o ổi và pH c a môi tr ờng

tr o ổi Nếu số l ng i n tích âm b mặt càng lớn, số l ng c tion tr o ổi càng lớn thì dung l ng tr o ổi càng lớn

Ngoài ra khả n ng tr o ổi ion c a lớp aluminosilicate còn ph thu c vào hoá tr và bán kính c c c c tion tr o ổi [29]:

- Cation hoá tr th p d tr o ổi h n c tion ho tr cao: Me+ > Me2+ >

Me3+

- Đối với cation có cùng hoá tr thì bán kính càng nhỏ thì khả n ng tr o

ổi càng lớn, có thể sắp xếp theo trật t sau: Li+

l ng cao và chi phí th p; công nghi p hóa than; công nghi p sản xu t r u bia

Dùng làm ch t n, ch t màu trong m t số ngành công nghi p: sản xu t các vật li u tổng h p; công nghi p sản xu t gi y Trong công nghi p tinh chế

n ớc ể làm kết t a các v n c, h p ph c c ion gây c và các vi khu n, ch t

h u c c h i trong n ớc, có khả n ng khử tính cứng c n ớc với giá thành

t ng ối rẻ

Trong l nh v c xử lý ch t thải, ch t thải phóng x entonite c bổ sung nh ng vòng ion Al3+, Fe3+, Mg2+, Ca2+ … ể t ng ho t t nh c dùng ể

xử lý ki m cid n ớc thải

d á p ươ p áp ạt hóa bentonite

Ho t hóa bentonite là quá trình xử lý hóa h c (xử lý bằng axit hoặc ki m) hoặc vật lý (xử lý nhi t) ể l m t ng t nh ch t c a bentonite: tr ng nở, khả

n ng tr o ổi ion, h p ph , Quá trình ho t h l m th y ổi các ion bù tr i n tích gi a các lớp (th ờng là t các ion kim lo i ki m thổ, phổ biến là Ca2+ c thay thế bằng H+ hoặc Na+), làm s ch b mặt c a bentonite và lo i bỏ các h p

ch t h u c ã b h p ph

 Ho t hóa bằng ki m [27]

Na-bentonite c ặc tính tr ng nở, tính xúc biến, l u biến, khả n ng tr o

ổi ion tốt h n so với Ca-bentonite nên có thể sử d ng tốt h n trong nhi u l nh

v c: l m khu n úc ph gi trong s n, m c in, Vì thế trong nhi u tr ờng h p

ng ời ta phải th c hi n quá trình chuyển hoá Ca-bentonite v d ng bentonite

Na-Quá trình xử lý bentonite - C ể chuyển v d ng bentonite - Na có thể bằng ph ng pháp ớt (xử lý với các dung d ch muối natri: cacbonat, clorua, nitrat ) hoặc khô (tr n tr c tiếp muối natri cacbonat r i em s y trong các lò quay)

Quá trình ho t hóa bằng ki m c ng dẫn tới hòa tan các oxit l ng tính, t o trên b mặt sét nh ng lỗ trống và các trung tâm ho t ng

 Ho t hoá bằng axit [46] [56] [23]

Quá trình làm s ch c h c, ngay cả khi dùng th y xiclon v c bản ch

lo i bỏ c các t p ch t h t thô lẫn với hỗn h p sét smectite, nh th ch anh, feldspar, mica, v.v Quá trình ho t hóa bằng xit c th c hi n bằng các axit loãng, tr ớc hết l c c xit v c nh H2SO4, HCl, H3PO4 [17] [26] Ng ời ta

c ng c thể dùng các axit h u c nh : axit axetic, axit oxalic [56] [17] [26]

Các tác giả [17] ã nghi n cứu các thông số c a quá trình ho t hóa bentonite bằng xit Để có thể thu c sét smectite làm ch t t y trắng, quá trình

xử lý với axit phải c th c hi n trong nhi u giờ, th ờng phải un n ng hỗn

h p sét và axit trong khoảng 1- 15 giờ S u ng ời ta th c hi n quá trình l c

rử ể tách dung d ch các muối hòa tan khỏi pha rắn Hi u quả quá trình ho t

hóa axit ph thu c vào t l axit/bentonite, thời gian và nhi t xử lý Nói chung hỗn h p sét b n ầu có hàm l ng n ớc 25- 50% tr ng l ng (tốt nh t là trong khoảng 28-48 ) c tr n u với axit (n ng 20-100% tr ng l ng) theo m t t l (khoảng 10-60% tr ng l ng) sao cho hỗn h p c ặc quánh thích h p khả n ng nh hình Hỗn h p c gi m t vài ngày ở nhi t 15-

70oC r i a vào quá trình rửa và l c

Theo các tác giả [56] trong quá trình ho t hóa bằng axit thì tr ớc hết các ion kim lo i ki m và ki m thổ gi a các lớp sét c thay bằng H+ S u l c c ion nhôm và sắt c tách khỏi khu v c biên Kết quả nghiên cứu quá trình ho t hóa axit cho th y, sau 30 ngày gi hỗn h p ho t hóa t i nhi t phòng, hàm

l ng nhôm trong bentonite - C b n ầu giảm t 9,5% xuống 7,6%, còn hàm

l ng sắt giảm t 3,2% xuống 1,8%; b mặt riêng c bentonite t ng g p 3 lần, t 70 m2/g lên tới 210 m2/g Quá trình ho t h xit c ng l m giảm kích

th ớc h t và t o ra kích th ớc h t ng u h n

Ngoài ra, bentonite còn có thể c ho t hóa bằng nhi t [17] [26]

Ph ng ph p n y c sử d ng trong tr ờng h p kho ng bentonite ã h p ph các h p ch t h u c d b y h i

Nh vậy nhờ quá trình ho t hóa bằng xit sét smectite c làm s ch tri t

ể khỏi các t p ch t phi sét, ngoài ra nhi u ặc tính nh b mặt ri ng nhớt huy n phù, dung l ng tr o ổi ion tr ng nở vv… t ng rõ r t Để t ng ho t tính c a bentonite, ph ng pháp ho t hóa bằng axit là phù h p và chúng tôi l a

ch n nghiên cứu trong phần th c nghi m

1.5 Tổng quan v phương ph p keo t

1.5.1

Keo t là phá v s b n v ng c a h t keo bằng c ch th m m t ch t phản ứng – c g i là ch t keo t

Xử lý bằng ph ng ph p keo t l cho v o trong n ớc m t lo i hoá ch t

g i là ch t keo t có thể làm cho nh ng h t r t nhỏ biến thành nh ng h t lớn lắng xuống Th ng th ờng quá trình keo t t o bông sảy r qu h i gi i o n:

- Bản thân ch t keo t phát sinh thu phân, quá trình hình thành dung

d ch keo v ng ng t

- Trung hoà h p ph l c các t p ch t trong n ớc

Kết quả c a quá trình trên là hình thành các h t lớn lắng xuống Nh ng

h t rắn l lửng mang i n t ch âm trong n ớc (keo sét protein …) sẽ hút các ion

d ng t o ra hai lớp i n t ch d ng b n trong v b n ngo i Lớp ion d ng b n ngoài liên kết lỏng lẻo nên có thể dể dàng b tr t r Nh vậy i n tích âm c a

h t b giảm xuống Thế i n ng hay thế zeta b giảm xuống

Hình 1.9 Cơ chế của phương pháp keo tụ

M c ti u ra là giảm thế zeta, tức là giảm chi u cao c h ng r o n ng

l ng ến giá tr giới h n, sao cho các h t rắn kh ng y lẫn nhau bằng cách cho

th m v o c c ion c i n t ch d ng ể phá v s ổn nh c a trang thái keo c a các h t nhờ trung ho i n tích Khả n ng d nh kết t o bông keo t t ng l n khi

i n tích c a h t giảm xuống và keo t tốt nh t khi i n tích c a h t bằng không Chính vì vậy l c tác dung lẫn nhau gi a các h t m ng i n tích khác nhau gi

vai trò ch yếu trong keo t L c hút phân tử t ng nh nh khi giảm khoảng cách

gi a các h t bằng các t o nên nh ng chuyển ng kh c nh u c t o ra do quá trình khu y tr n

C chế c a quá trình keo t là làm m t i s ổn nh c a dung d ch keo có trong n ớc bằng các bi n pháp:

- Nén lớp i n t ch kép d c hình thành gi a pha rắn và lỏng: giảm

i n thế bể mặt bằng h p ph v trung ho i n tích

- Hình thành các cầu nối gi a các h t keo

- Bắt gi các h t keo vào bông cặn

a ơ ế à đ ện tích

- H p th các ion hay phân tử m ng i n tích trái d u với i n tích c a

h t keo Li u l ng ch t keo t tối u cho v o s o cho i n thế zeta bằng 0 mV

- Giảm thế n ng b mặt tức là giảm i n thế zet khi s y t nh i n

c a các h t keo giảm xuống và có khả n ng kết nối l i nhờ l c t ng t c t nh

i n khi h keo m t i t nh ổn nh

- T ng h m l ng ch t keo t , nếu l ng ch t keo t cho vào quá nhi u

sẽ gây hi n t ng keo t quét bông Quá trình n y l m t ng hi u quả keo t lên,

h keo c ng b m t ổn nh

b ơ ế tạo cầu nối

- Để t ng c ờng quá trình keo t t o b ng ng ời ta cho thêm vào các

h p ch t polymer tr keo t Các polymer này t o s dính kết gi a các h t keo

l i với nhau nếu polymer này và các h t keo trái d u nhau

c ơ ế tạo cầu nối sảy ra ở 5 phản ứng

- Phản ứng 1: h p ph b n ầu ở li u polymer tối u phân t polymer

sẽ kết dính vào h t keo

- Phản ứng 2: hình thành bông cặn Đu i polymer ã h p ph có thể duổi ra gắn kết v trí trống trên b mặt h t keo khác dẫn ến vi c hình thành bông cặn

- Phản ứng 3: h p ph lần 2 c a polymer Nếu o n cuối cùng duỗi ra

và không tiếp xúc với v trí trống trên h t khác thì polymer sẽ g p l i và tiếp xúc với mặt khác c a chính h t Nguy n nhân gây ra là do khuếch tán chậm hay

c hoặc mật h t keo trong n ớc th p

- Phản ứng 4: khi li u l ng polymer d l m cho b mặt h t keo bảo

ho c c o n polymer i u này làm cho không còn v rtí trống ể hình thành cầu nối ến h keo sẽ ổn nh l i

- Phản ứng 5: v bông cặn Khi xáo tr n quá lâu hoặc quá nhanh làm cho các bông cặnb phá v và trở vể tr ng thái ổn nh b n ầu

c a dung d ch keo v i n thế ξ (ZETA) c a nó có quan h Tr số ξ c ng nhỏ,

l c y gi a các h t keo càng yếu Vì vậy tốc ng t c a nó càng nhanh Khi i n thế ξ bằng kh ng ngh l t ến iểm ẳng i n, tốc ng t c a

nó lớn nh t

Dung d ch keo hình thành t h p ch t l ng tính, tr số ξ c n v iểm ẳng i n ch yếu quyết nh bởi tr số pH c n ớc

Do ể t c hi u quả keo t là tốt nh t thì phải ch n tr số pH thích

h p cho t ng lo i n ớc thải riêng Tr số pH này g i là pH tối u Đối với mỗi

lo i n ớc khác nhau sẽ có pH tối u kh c nh u v kh ng c m t ph ng ph p nào tính toán mà phải d a vào th c nghi m thông qua thí nghi m Jartest trên

t ng lo i n ớc thải riêng

b ư

Quá trình keo t không phải là m t phản ứng hóa h c th ng th ờng, nên

l ng ch t keo t cho vào không thể d v o c c t nh to n ể x c nh Tùy vào

lo i n ớc kh c nh u tùy v o h m l ng ch t keo mà phải tiến hành th c nghi m

ể x c nh tr số pH tối u t ng ứng với tr số pH tối u c a nó

c đ đầ

M t số lo i n ớc cần keo t c c th p ngh l h m l ng các ch t

l lửng th p, khả n ng li n kết với các ch t keo t th p cho nên hi u quả keo t không cao Lúc này phải t o c b n ầu bằng cách cho thêm các ch t tr keo t nh v i…

d ơ

Các ch t h u c l m c tiêu keo t chính c a quá trình keo t M t số ch t

h u c hò t n gây kh kh n cho qu tr nh keo t

h t keo và các bông keo tiếp xúc với nhau t o thành các bông lớn h n nhằm t

ến hi u quả t o bông là tốt nh t

g ệ đ

M t số ch t keo t b ảnh h ởng bởi nhi t c n ớc thải Ở nhi t quá cao, do chuyển ng nhi t các bông keo t o thành khó có khả n ng lớn, hi u quả lắng kém i

h ế

Thế n ng ξ c a h quyết nh ến pH tối u cho qu tr nh keo t

1.6 Tổng quan v tình hình nghiên c u trong và ngoài nước

- G p phần l m giảm h m l ng c c ch t nhi m trong n ớc thải ph t sinh t quy tr nh chế biến c d tr n nh t l n ng OD5 COD t giảm

chi ph cho h thống xử lý n ớc thải ng thời m ng l i hi u quả kinh tế cho nhà máy [37]

- ổ sung ngu n nguy n li u chế biến thức n gi súc v chế biến thức

n th y sản g p phần d ng h ngu n nguy n li u cho ng nh chế biến thức

Hi u su t thu h i t khoảng 70,08 – 74,45 hi u su t xử lý COD v OD5 t 70,03 – 73,2 Theo t c giả sản ph m thu c c thể sử d ng ể

l m thức n cho gi súc

2 “Nghiên cứu ứng dụng chitosan trong việc thu hồi protein từ nước r a sumiri” – c c t c giả Tr ờng Đ i h c Th y Sản Nh Tr ng [37]

Chitos n chiết rút t phế li u t m thẻ chân trắng c ứng d ng l m ch t

tr lắng ể thu h i protein trong n ớc rử sumiri Kết quả cho th y protein trong

n ớc rử sumiri c kết t ở pH = 5 v thu h i bằng ph ng ph p lắng l c với s tr lắng c chitos n ở n ng xử lý l 80-100 ppm trong thời gi n 15 phút Hi u su t thu h i t c gần 60 protein hò t n trong n ớc rử sumiri trong thời gi n ngắn Protein thu h i chứ ầy c c cid min thiết yếu v phù

h p trong vi c t i sử d ng trong vi c chế biến thức n gi súc

3 “Nghiên cứu phương pháp thu hồi protein cá trong nước thải cơ sở chế biến chả cá (surimi) t i Khu công nghiệm dịch vụ thủy sản à Nẵng” - Trần

Th Mỹ Ly Luận v n th c s 2016 Tr ờng Đ i h c s ph m Đ i h c Đ Nẵng [52]

Với thể t ch 60ml dung d ch eth nol 70 v chitos n 70 hi u su t thu

h i protein v xử lý COD trong n ớc thải c sở chế biến chả c (surimi) lần l t

t t l là 76,2%; 74,4% và 74,66%; 72,6%

c c

1.6.2

N m 1982 m t nghi n cứu ã c th c hi n ể x c nh i u ki n pH nhi t nhằm thu h i tối l ng protein v m bằng s keo t t n ớc thải chế biến th y sản [37] Nhi t c c p v o phải tr n 65oC nh ng nhi t tr n 75-80oC th hi u su t thu h i c ng kh ng c cải thi n pH tối u cho qu tr nh

l khoảng 5 6 – 5 9 S kết h p gi h i yếu tố nhi t v pH l m cho hi u su t thu h i c o h n so với c c qu tr nh ri ng lẻ n ng COD giảm c tối

N m 2004 m t nghi n cứu c nh m ng ời Indonesi ã nhận nh rằng

m t m nh chitos n th cho hi u su t kh ng c o n n t c giả ã sử d ng phức h p chitosan – alginate [4] Đầu ti n t c giả t o r phức h p chitosan – alginate 0.2MR bằng c ch:

- Chitos n (84 ã khử cetyl) + cetic cid 1M  dung d ch chitos n 1%

- Algin te + n ớc khử ion  dung d ch lgin te 1

S u t o r phức h p chitos n – lgin te 0.2MR với t l : chitos n: alginate = 0,2 : 0,8

Hình 1.11 Quy trình tách protein bằng phức hợp chitosan – alginate

Hi u su t thu h i protein theo c c t c giả t 83 v giảm 97 c

c n ớc thải