Đồ án Nghiên cứu ứng dụng vỏ bưởi trong xử lý môi trường

- Báo cáo nghiên cứu khoa học này có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các công trình nghiên cứu tiếp theo với hướng nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ cho xử lý ô nhiễm môi t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA - VŨNG TÀU

BÁO CÁO

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

LÝ MÔI TRƯỜNG

3 Chủ nhiệm đề tài: TS Tống Thị Minh Thu

4 Nội dung chính:

- Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ bưởi để xử lý chất màu metylen xanh

- Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ bưởi để xử lý dầu tràn

5 Kết quả đạt được: (khoa học, đào tạo, kinh tế - xã hội, ứng dụng…)

- Nghiên cứu thành công quy trình chế tạo, biến tính vỏ bưởi (kích thước hạt khác nhau) để áp dụng vào xử lý thuốc nhuộm màu metylen xanh và nước nhiễm dầu

- Báo cáo nghiên cứu khoa học này có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các công trình nghiên cứu tiếp theo với hướng nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ cho xử lý ô nhiễm môi trường

5.2 Về mặt đào tạo:

- Hướng dẫn 02 sinh viên bảo vệ đồ án tốt nghiệp với kết quả xuất sắc:

+ Sinh viên Pham Duy Khánh (DH14CM) với đề tài “Nghiên cứu vật liệu hấp phụ

xử lý môi trường từ vỏ bưởi”

+ Sinh viên Lê Thúy Vân (DH15HD) với đề tài “Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp

phụ xử lý chất màu metylen xanh và dầu tràn từ vỏ bưởi”

5.3 Về mặt kinh tế-xã hội:

- Tìm và chế tạo được vật liệu hấp phụ từ nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp rẻ tiền,

sẵn có, là đối tượng phát thải gây ô nhiễm môi trường, tái sử dụng lại để chế tạo thành vật liệu xử lý ô nhiễm môi trường

lý triệt để các chất hữu cơ trong nước thải nghiên cứu

5.4 Về mặt ứng dụng:

- Kết quả nghiên cứu của đề tài này có thể được xem xét triển khai ứng dụng trong thực tiễn, cụ thể vỏ bưởi trước và sau khi biến tính có thể ứng dụng trong xử lý nước

thải nhiễm màu metylen xanh, trong xử lý tràn dầu, trong xử lý kim loại nặng

6 Thời gian nghiên cứu: từ 12/3/2018 đến 12/6/2020

Chủ nhiệm đề tài

TS Tống Thị Minh Thu

DANH MỤC HÌNH ẢNH vii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ix

LỜI MỞ ĐẦU 1

CH ƯƠNG 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 3

1.1 Thực trạng ô nhiễm môi trường nước ở Việt Nam 3

1.2 Th ực trạng sử dụng phế phẩm nông nghiệp ở Việt Nam 4

1.3 Các ph ương pháp xử lý môi trường và phạm vi ứng dụng 5

1.4 Các loại vật liệu hấp phụ từ phế phẩm sinh học 7

1.4.1 V ỏ trấu [2] 7

1.4.2 Bã mía 9

1.4.3 Bã cà phê 10

1.4.4 X ơ dừa: 11

1.5 T ổng quan về ngành công nghiệp nhuộm- dệt may 13

1.5.1 Th ực trạng ô nhiễm từ các ngành công nghiệp dệt nhuộm hiện nay 13

1.5.2 Ngu ồn gốc phát sinh nước thải dệt nhuộm 13

1.5.3 Tác h ại của nước thải dệt nhuộm đối với môi trường 13

1.5.4 Ph ương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm 14

1.6 T ổng quan về tràn dầu 16

1.6.1 Các v ụ tai nạn tràn dầu ở Việt Nam và trên thế giới 17

1.6.2 Các ph ương pháp xử lý dầu tràn 18

1.6.3 V ật liệu xử lý dầu tràn 19

1.7 Ch ất hoạt động bề mặt 19

1.7.1 Khái ni ệm 19

1.7.2 Thành ph ần và cấu trúc 19

1.7.3 Các ch ất hoạt động thường dùng 20

1.8 V ỏ bưởi 20

1.8.1 Thành ph ần chính của vỏ bưởi 21

1.8.2 Ứng dụng của vỏ bưởi 22

1.8.3 Các công trình nghiên c ứu 23

1.9 Các ph ương pháp phân tích – xác định chỉ tiêu nước thải 25

1.9.2 Ph ương pháp hấp phụ đẳng nhiệt (BET) 25

1.9.3 Ph ương pháp phổ hồng ngoại IR 26

1.9.4 Ph ương pháp đo quang phổ hấp phụ Uv – Vis 26

1.9.5 Ph ương pháp xác định pH 27

1.9.6 Ph ương pháp đo góc thấm ướt (contact – angle) 27

CH ƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 28

2.1 Thi ết bị và hóa chất 28

2.1.1 D ụng cụ và thiết bị 28

2.1.2 Hóa ch ất 28

2.2 Ngu ồn nguyên- vật liệu 29

2.2.1 Vỏ bưởi 29

2.2.2 Mẫu nước chứa chất nhuộm màu metylen xanh 29

2.2.3 M ẫu nước nhiễm dầu 29

2.3 Ch ế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ bưởi 30

2.3.1 Quy trình s ơ chế vỏ bưởi để hấp phụ metylen xanh và dầu tràn 30

2.3.2 Quy trình bi ến tính vỏ bưởi 31

2.4 Kh ảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ metylen xanh 31 2.4.1 Ảnh hưởng của pH 31

2.4.2 Ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ 32

2.4.3 Ảnh hưởng của thời gian 32

2.4.4 Ảnh hưởng của nồng độ 32

2.5 Kh ảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến tính vỏ bưởi 32

2.5.1 T ỷ lệ khối lượng vỏ bưởi và dung môi sử dụng trong quá trình biến tính 32 2.5.2 Nhi ệt độ biến tính vỏ bưởi 32

2.5.3 T ỷ lệ vỏ bưởi/ chất béo axit 33

2.5.4 Th ời gian biến tính vỏ bưởi 33

2.6 Kh ảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ trong xử lý tràn d ầu 33 2.6.1 Ảnh hưởng của độ dày lớp dầu trong hệ nước nhiễm dầu 33

2.6.2 Ảnh hưởng của thời gian 33

2.6.4 Ảnh hưởng của tần số dao động 34

2.7 Phương pháp xác định hiệu suất hấp phụ 34

2.7.1 Ph ương pháp xác định hiệu suất của metylen xanh 34

2.7.2 Ph ương pháp xác định hiệu suất hấp phụ dầu của vỏ bưởi 34

2.8 Phương pháp xác định hàm lượng muối trong nước biển 35

2.9 Các ph ương trình đường đẳng nhiệt hấp phụ metylen xanh 36

2.9.1 Ph ương trình đẳng nhiệt Freundlich 36

2.9.2 Ph ương trình đẳng nhiệt Langmuir 37

2.9.3 Ph ương trình đẳng nhiệt Temkin 38

2.9.4 Mô hình ph ương trình đẳng nhiệt Dubinin- Radushkevich 38

2.9.5 Ph ương trình đẳng nhiệt Flory- Huggins 39

2.10 Ph ương trình động học hấp phụ của dầu 39

2.11 Ph ương pháp xây dựng đường chuẩn (hấp phụ metylen xanh) 41

2.12 Các ph ương pháp đo lường, phân tích đặc trưng được sử dụng 41

CH ƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43

3.1 K ết quả phân tích vật liệu (vỏ bưởi) 43

3.1.1 K ết quả chụp SEM của vỏ bưởi chưa xử lý (biến tính) 43

3.1.2 K ết quả chụp FTIR 44

3.2 K ết quả xử lý metylene xanh từ vỏ bưởi 46

3.2.1 Ph ương trình đường chuẩn 46

3.2.2 Kh ảo sát sự hấp phụ của vỏ bưởi với metylen xanh 47

3.2.2.1 Kh ảo sát pH 47

3.2.2.2 Kh ảo sát liều lượng chất hấp phụ (vỏ bưởi) 49

3.2.2.3 Kh ảo sát thời gian hấp phụ 50

3.2.2.4 Kh ảo sát sự hấp phụ của vỏ bưởi theo các nồng độ 52

3.2.3 Kh ảo sát khả năng hấp phụ metylen xanh của các vật liệu khác nhau 57 3.2.4 Các mô hình h ấp phụ đẳng nhiệt 58

3.2.5 C ơ chế hấp phụ methylen xanh của vỏ bưởi 61

3.3 K ết quả khảo sát khả năng xử lý nước nhiễm dầu của vỏ bưởi 62

3.3.1 K ết quả phân tích vật liệu vỏ bưởi sau khi biến tính 62

ết quả chụp SEM 62

3.3.2 C ơ chế của vỏ bưởi biến tính 66

3.3.3 K ết quả chụp góc thấm ướt (contact – angle) 67

3.3.4 K ết quả khảo sát khả năng hấp phụ dầu của vỏ bưởi ở các điều kiện biến tính v ỏ bưởi khác nhau 68

3.3.5 Kh ảo sát sự hấp phụ dầu theo kích thước hạt (vỏ bưởi) đã được biến tính 73 3.3.6 Kh ảo sát sự hấp phụ dầu của vỏ bưởi trong nước nhiễm dầu 74

3.3.6.1 Kh ảo sát độ dày 74

3.3.6.2 Kh ảo sát thời gian hấp phụ 75

3.3.7 Kh ảo sát nồng độ muối 77

3.3.8 Kh ảo sát tốc độ rung lắc 78

3.3.9 Điều kiện tối ưu 80

3.3.10 Kh ảo sát khả năng hấp phụ dầu của vỏ bưởi biến tính với nước biển lấy t ừ thành phố Vũng Tàu 81

3.3.11 Ph ương trình động học hấp phụ trong xử lý dầu tràn 82

4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85

4.1 K ết luận 85

4.2 Ki ến nghị 86

PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined.

B ảng 1 1 Kết quả bã mía hấp phụ metylen xanh trong dung dịch Cđ = 99.23 mg/l 10

B ảng 1 2 Kết quả bã mía hấp phụ metylen xanh trong dung dịch Cđ = 3.739 mg/l 10

B ảng 1 3 Kết quả bã mía loại bỏ ion sắt trong nước uống Cđ = 5 mg/l 10

B ảng 1 4 Kết quả bã cà phê loại bỏ KLN trong nước thải Cđ = 50 mg/l 11

B ảng 1 5 Kết quả bã cà phê xử lý độ màu trong nước thải dệt nhuộm Cđ = 50 mg/l 11

B ảng 1.6 Kết quả xơ dừa hấp phụ dầu trong nước thải Cđ = 58.3 mg/l 12

B ảng 1.7 Kết quả xơ dừa loại bỏ ion sắt trong nước uống Cđ = 5 mg/l 13

B ảng 1.8: Kết quả vỏ bưởi loại bỏ Pb2+ trong dung dịch Cđ = 100 mg/l 23

B ảng 1.9: Kết quả vỏ bưởi loại bỏ Cu2+ trong dung dịch Cđ = 125 mg/l 23

B ảng 1 10 Kết quả vỏ bưởi loại bỏ Pb2+ trong dung dịch Cđ = 10 mg/l 24

B ảng 1 11: Kết quả vỏ bưởi hấp phụ metylen xanh trong dung dịch Cđ= 300 mg/l 24

B ảng 1 12: Kết quả vỏ bưởi hấp phụ metylen xanh trong dung dịch Cđ= 100 mg/l 24

B ảng 2 1 Dụng cụ và các thiết bị chính 28

B ảng 2 2 Danh mục hóa chất chính 29

B ảng 3 1 Nồng độ mẫu chuẩn và giá trị A 46

B ảng 3.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ 48

Bảng 3.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của liều lượng chất hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ 49

B ảng 3.4 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ 51

B ảng 3 5 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ban đầu (30 – 100 mg/l) đến hiệu suất hấp phụ 52

B ảng 3 6 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ban đầu (100 – 500 mg/l) đến hiệu suất hấp phụ 54

B ảng 3 7 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ban đầu (100 – 500 mg/l) đến hiệu suất hấp phụ 56

B ảng 3 9 Kết quả các thông số tính theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich

59

B ảng 3 10 Bảng tổng hợp kết quả của 2 phương trình đẳng nhiệt 61

B ảng 3 11 Bảng tổng hợp kết quả phân tích phổ FTIR của vỏ bưởi (bước sóng cm-1) 65

B ảng 3 12 Bảng khảo sát khối lượng vỏ bưởi trong phản ứng biến tính vỏ bưởi 69

B ảng 3 13 Bảng khảo sát nhiệt độ biến tính vỏ bưởi 70

B ảng 3 14 Kết quả khảo sát sự hấp phụ dầu của vỏ bưởi 71

B ảng 3 15 Bảng kết quả khảo sát thời gian biến tính vỏ bưởi 72

B ảng 3 16 Kết quả khảo sát sự hấp phụ của vỏ bưởi theo các kích thước khác nhau 73

B ảng 3 17 Bảng kết quả khảo sát độ dày sau khi hấp phụ 74

B ảng 3 18 Bảng kết quả khảo sát thời gian sau khi hấp phụ 76

B ảng 3 19 Bảng kết quả khảo sát nồng độ muối sau khi hấp phụ 77

B ảng 3 20 Bảng kết quả khảo sát tốc độ rung sau khi hấp phụ 79

B ảng 3 21 Bảng kết quả khảo sát điều kiện tối ưu sau khi hấp phụ 81

B ảng 3 22 Bảng kết quả xác định hàm lượng % muối trong nước biển 82

B ảng 3 23 Bảng kết quả khảo sát khả năng hấp phụ trong hệ nước biển thật 82

B ảng 3 24 Bảng tóm tắt các thông số trong quá trình hấp phụ dầu 83

B ảng 3 25 Bảng tóm tắt các thông số động học vi phân bậc 2 cho sự hấp phụ dầu 84

Hình 1 1 Hình ảnh về hậu quả của việc tràn dầu ảnh hưởng đến môi trường 16

Hình 1 2 Cấu trúc của Hemicellulose 22

Hình 1 3 Cấu trúc của Cellulose 22

Hình 1 4 Cấu trúc của Pectin 22

Hình 1 5 Cấu trúc của Naringin 22

Hình 2 2 H ệ thống xử lý vỏ bưởi Hình 2 3 Mô hình lọc vỏ bưởi sau xử lý 31

Hình 2 4 Mô hình ngâm, l ọc mẫu Hình 2 5 Mô hình ngâm, lọc mẫu với 35

Hình 3 2 Kết quả chụp phổ và nhóm chức của vỏ bưởi chưa qua xử lý 44

Hình 3.6: M ẫu dung dịch metylen xanh sau khi hấp phụ theo pH 47

Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn hiệu suất hấp phụ theo pH 48

Hình 3.8: M ẫu dd metylen xanh sau khi hấp phụ theo liều lượng vỏ bưởi 49

Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn hiệu suất hấp phụ theo liều lượng chất hấp phụ 50

Hình 3.10: Mẫu dd metylen xanh sau khi hấp phụ theo thời gian 50

Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn hiệu suất hấp phụ theo thời gian 51

Hình 3 12 Mẫu dung dịch metylen xanh sau khi hấp phụ theo nồng độ 52

Hình 3 13 Đồ thị biểu diễn hiệu suất hấp phụ theo nồng độ ban đầu (30 – 100 mg/l) 53

Hình 3 14 Mẫu metylen xanh sau khi hấp phụ nồng độ từ 100 - 150 mg/l 54

Hình 3 15 Đồ thị biểu diễn hiệu suất hấp phụ theo nồng độ ban đầu (100 – 150 mg/l) 55

Hình 3 16 Mẫu dd sau khi hấp phụ theo nồng độ ban đầu khác nhau (100 – 500 mg/l) 55

Hình 3 17 Đồ thị biểu diễn hiệu suất hấp phụ theo nồng độ ban đầu (100 – 500 mg/l) 56

khác nhau 57

Hình 3 20 Đồ thị biểu diễn hiệu suất hấp phụ theo các loại vật liệu hấp phụ khác nhau 58

Hình 3 23 C ấu trúc phân tử methylen xanh Hình 3 24 Cấu trúc phân tử Cellulose 61 Hình 3 25 Kết quả chụp SEM của vỏ bưởi đã xử lý bằng axit stearic 62

Hình 3 26 Kết quả chụp SEM của vỏ bưởi đã xử lý bằng axit oleic 63

Hình 3 27 Kết quả chụp phổ và nhóm chức của vỏ bưởi đã xử bằng axit stearic 64

Hình 3 28 Kết quả chụp phổ và nhóm chức của vỏ bưởi đã xử bằng axit oleic 65

Hình 3 29 C ấu trúc của Hemicellulose Hình 3 30 Cấu trúc Hemicellulose sau khi 66 Hình 3 31 C ấu trúc của Cellulose Hình 3 32 Cấu trúc Cellulose sau khi 66

Hình 3 33 C ấu trúc của Pectin Hình 3 34 Cấu trúc của Pectin sau khi 67

Hình 3 35 Khả năng thấm nước của vỏ bưởi chưa xử lý 67

Hình 3 38 Khả năng thấm ướt của vỏ bưởi tham khảo[26] (với d,f là khả năng hấp phụ dầu

Hình 3 39 Kích thước vỏ bưởi (1; 2; 3; 4 – Dạng bột, hạt lựu, dài, dài to) 73

Hình 3 40 Đồ thị biểu diễn khả năng hấp phụ của vỏ bưởi theo độ dày của dầu 75

Hình 3 41 Đồ thị biểu diễn khả năng hấp phụ theo thời gian của vỏ bưởi 76

Hình 3 42 Đồ thị biểu diễn lượng khả năng hấp phụ theo nồng độ muối của vỏ bưởi 78

Hình 3 43 Đồ thị biểu diễn khả năng hấp phụ theo tốc độ rung lắc của hệ thống mô

Hình 3 44 Mẫu hỗn hợp nước biển (mô phỏng) và dầu sau khi hấp phụ với tốc độ 30

Hình 3 45 Mẫu hỗn hợp nước biển (mô phỏng) và dầu sau khi hấp phụ theo các loại dầu

Hình 3 46 Đường cong động học vi phân bậc 1 của sự hấp phụ dầu diesel 83

Hình 3 47 Đường cong động học vi phân bậc 2 của sự hấp phụ dầu diesel 84

AAS Atomic Absorption Spectrophotometric BET Brunauer- Emmett- Teller

BOD Biological Oxygen Demand

COD Chemical Oxygen Demand

IR Infrared Radiation

KLN Kim loại nặng

PAC Poly Aluminium Chloride

PVA Poly Vinyl Alcohol

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

SEM Scanning Electron Microscope

TSS Turbidity & Suspendid Solids

Uv-Vis Ultraviolet–visible spectroscopy

NCKH Nghiên cứu khoa học

DO Dầu Diesel

STT Số thứ tự

L ỜI MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Với tình hình phát triển của thế giới theo xu hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa

như hiện nay thì nguy cơ ô nhiễm môi trường ngày càng cao Trong đó, vấn đề ô nhiễm

nguồn nước do việc xả thải từ các khu công nghiệp, nhà máy, xí nghiệp… ra ngoài môi

trường là đặc biệt nghiêm trọng Nó đang trở thành một vấn đề cấp bách và cần được sớm

quan tâm, giải quyết bởi tính chất độc hại của nó đối với môi trường sống của các loài

sinh vật và của con người

Hiện nay đã có nhiều công trình nghiên cứu về các phương pháp xử lý các nguồn

nước bị ô nhiễm kim loại nặng, dầu tràn… như phương pháp kết tủa, trao đổi ion, thẩm

thấu ngược, điện thẩm tách…Nhưng các phương pháp này thường tốn kém và để lại lượng

bùn thải lớn Những năm gần đây, phương pháp sử dụng vật liệu hấp phụ từ các nguồn tự

nhiên và các phụ phẩm nông nghiệp như rơm rạ, tro, bã mía, đang được chú ý nhiều

trên thế giới So với các phương pháp hóa học và hóa lý nêu trên thì phương pháp này có

ưu điểm là nguồn sẵn có, rẻ tiền, không đưa thêm vào nước thải các tác nhân độc hại Tuy

nhiên, ở nước ta việc đưa chúng vào xử lý nước thải còn ít được quan tâm và chưa được

nghiên cứu một cách toàn diện Chính vì vậy, tôi lựa chọn nghiên cứu vật liệu hấp phụ từ

vỏ bưởi để xử lý nước thải

Ý nghĩa của đề tài là:

- Tìm và chế tạo được vật liệu hấp phụ từ nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp rẻ tiền,

sẵn có, là đối tượng phát thải gây ô nhiễm môi trường, tái sử dụng lại để chế tạo thành

vật liệu xử lý ô nhiễm môi trường

- Giảm bớt kinh phí xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp

- Góp phần vào bảo vệ môi trường sống của con người

- Các kết quả thu được là cơ sở để hoàn thiện quy trình xử lý nước thải giúp xử lý

triệt để các chất hữu cơ trong nước thải nghiên cứu

2 Tình hình nghiên cứu

Trên thế giới và tại Việt Nam đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về vật liệu hấp

phụ từ phế phẩm sinh học như vỏ trấu, bã mía, bã cà phê, xơ dừa… để xử lý nước thải

Tuy nhiên, ở Việt Nam chưa có nghiên cứu nào về vật liệu hấp phụ từ vỏ bưởi mà trên

thế giới đã có một vài công trình nghiên cứu và kết quả rất khả quan

3 Mục đích của đề tài:

Nghiên cứu ra vật liệu hấp phụ thân thiện với môi trường từ nguồn phế phẩm có sẵn

là vỏ bưởi, không đưa vào nước thải các hóa chất khác mà vẫn đạt được hiệu quả xử lý

cao Nếu thành công thì đây sẽ là một trong những biện pháp hữu ích trong việc xử lý

nước thải hiện nay

4 Nhiệm vụ nghiên cứu:

Khảo sát khả năng xử lý môi trường của vật liệu hấp phụ (vỏ bưởi) với:

- Xử lý nước nhiễm chất thải dệt nhuộm (chất màu metylen xanh)

- Xử lý dầu tràn (nước nhiễm dầu)

5 Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp tổng hợp tài liệu

- Phương pháp thực nghiệm

- Phương pháp phân tích mẫu

- Phương pháp xử lý số liệu

- Phương pháp xác định đặc tính của vật liệu

6 Cấu trúc của đề tài NCKH:

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Thực trạng ô nhiễm môi trường nước ở Việt Nam

Tình trạng quy hoạch các khu đô thị chưa gắn liền với vấn đề xử lý chất thải, xử lý

nước thải, vẫn còn tồn đọng nên tại các thành phố lớn, các khu công nghiệp, khu đô

thị, ô nhiễm môi trường đang thực sự ở mức báo động

❖ Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước

Sự gia tăng chóng mặt của dân số, kéo theo đó là lượng nước dùng trong sinh hoạt

của dân cư cũng tăng nhanh Mà ý thức của người dân về vấn đề môi trường còn chưa

cao, cơ sở hạ tầng còn yếu kém cũng là những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước

nói riêng và môi trường tự nhiên nói chung Cùng với đó là tốc độ đô thị quá nhanh dẫn

tới sự phát triển mạnh của các ngành công nghiệp, khu công nghiệp được xây dựng lên

nhanh chóng Các hoạt động sản suất, chế biến của những khu chế xuất, công nghiệp này

hàng ngày thải một lượng lớn các hóa chất độc hại có trong nước thải ra môi trường bên

ngoài mà chưa qua xử lý

Điều đáng nói ở đây đó là đa phần những khu công nghiệp này chưa được trang bị

hệ thống xử lý nước thải theo tiêu chuẩn Nước thải ra của các hoạt động được xả trực

tiếp ra nguồn nước tự nhiên như sông suối, ao hồ làm ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước

tự nhiên Nguồn nước ô nhiễm đó ngấm vào mạch nước ngầm làm ô nhiễm nguồn nước

ngầm

❖ Hậu quá của ô nhiễm nguồn nước [1]

Hậu quả chung của tình trạng ô nhiễm nước là tỉ lệ người chết do các bệnh liên quan

đến ô nhiễm nước như viêm màng kết, tiêu chảy, ung thư,… ngày càng tăng lên Ngoài

ra, tỉ lệ trẻ em tử vong tại các khu vực bị ô nhiễm nguồn nước là rất cao

Dưới đây là bảng tóm tắt các chất gây ô nhiễm thường gặp trong nước và tác hại của

chúng đến sức khỏe con người

- Chì: Bệnh thận, thần kinh

- Amoni, Nitrat, Nitrit: Bệnh xanh da, thiếu máu, gây ung thư

- Asen: Bệnh dạ dày, bệnh ngoài da, hàm lượng nhiều gây tử vong

- Trihalogenmethane (sản phẩm phụ của quá trình khử trùng bằng clo, có nhiều trong

nước máy): khả năng gây ung thư cao

- Metyl tert – butyl ete (MTBE) là chất phụ gia phổ biến trong khai thác dầu lửa: Khả

năng gây ung thư rất cao

- Natri (Na): Bệnh cao huyết áp, bệnh tim mạch

- Lưu huỳnh (S): Bệnh về đường tiêu hóa

- Kali (K) Cadimi: Bệnh thoái hóa cột sống, đau lưng

- Hợp chất hữu cơ, thuốc trừ sâu, diệt côn trùng, diệt cỏ, thuốc kích thích tăng trưởng,

thuốc bảo quản, phốt pho,…: Gây ngộ độc, viêm gan, nôn mửa Tiếp xúc lâu dài sẽ

gây ung thư nghiêm trọng các cơ quan nội tạng

- Chất tẩy trắng:

• Xenon peroxide, sodium percarbonate: Gây viêm đường hô hấp

• Sodium perborrate: Nôn mửa, hại gan

• Oxalate kết hợp với các calcium tạo ra alcium oxalate: Gây đau thận, sỏi mật

- Vi trùng các loại, các bệnh truyền nhiễm gây ra bởi vi trùng

- Kim loại nặng các loại:

• Titan: Đau thần kinh thận, hệ bài tiết

• Kẽm: Bệnh viêm xương, thiếu máu

1.2 Thực trạng sử dụng phế phẩm nông nghiệp ở Việt Nam

Hiện nay số lượng phế thải nông nghiệp ở nước ta vẫn còn là một vấn nạn Các

chất phế thải sinh khối tử phụ phẩm của nông nghiệp như vỏ trấu, cà phê, bã mía, vỏ bưởi,

vỏ chuối, xơ dừa,… là nguyên liệu khổng lồ luôn luôn tồn tại và ngày càng tăng cùng với

sự tăng diện tích canh tác và năng suất cây trồng Riêng sản lượng trấu có thể thu gom

được ở đồng bằng sông Cửu Long lên tới 1,4 – 1,6 triệu tấn Tổng sản lượng phế thải sinh

khối đạt 0,3 – 0,5 triệu tấn từ cây cà phê Đặc biệt là chất thải từ các nhà máy mía đường,

hiện tại cả nước đang có đến 10 – 15% tổng lượng bã mía không được sử dụng vừa gây

ô nhiễm môi trường, vừa không được tận dụng Một phần nhỏ trong số đó được sử dụng

làm nhiên liệu đốt, thức ăn gia súc, phân bón, phần lớn đổ ra các ao hồ, cống rãnh vừa

gây lãng phí mà còn làm ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường sinh thái

1.3 Các phương pháp xử lý môi trường và phạm vi ứng dụng

❖ Phương pháp hấp phụ

Hấp phụ là phương pháp tách các chất, trong đó các cấu tử hỗn hợp lỏng, hoặc khí

hấp phụ trên bề mặt xốp, rắn Chất hấp phụ là những vật rắn có chứa các mao quản Chất

bị hấp phụ là chất nằm trong pha lỏng hoặc pha khí Khi quá trình hấp phụ xảy ra tức là

có dòng pha lỏng hoặc dòng pha khí chuyển động và tiếp xúc với chất hấp phụ Hấp phụ

là quá trình chuyển động của các chất bị hấp phụ vào các lỗ mao quản và trên bề mặt của

chất rắn xốp Quá trình ngược lại được gọi là quá trình nhả hấp

• Hấp phụ vật lý

Các nguyên tử bị hấp phụ liên kết với những tiểu phân (nguyên tử, phân tử, các

ion…) ở bề mặt phân chia pha bởi lực liên kết Van der waals yếu Nói một cách khác,

trong hấp phụ vật lý các phân tử của chất bị hấp phụ và chất hấp phụ không tạo thành hợp

chất hóa học (không hình thành các liên kết hóa học) mà chỉ bị ngưng tụ trên bề mặt phân

chia pha và bị giữ lại trên bề mặt bằng lực liên kết phân tử yếu (lực Van der waals) và

liên kết hydro Sự hấp phụ vật lý luôn luôn thuận nghịch Nhiệt hấp phụ không lớn

• Hấp phụ hóa học

Có những lực hóa trị mạnh (do các liên kết bền của liên kết ion, liên kết cộng hóa

trị, liên kết phối trí ) liên kết những phân tử hấp phụ và những phân tử bị hấp phụ tạo

thành những hợp chất hóa học trên bề mặt phân chia pha Nói một cách khác, hấp phụ

hóa học xảy ra khi các phân tử hấp phụ tạo thành hợp chất hóa học với các phân tử bị hấp

phụ và hình thành trên bề mặt phân chia pha (bề mặt hấp phụ) Lực hấp phụ hóa học khi

đó là lực liên kết hóa học thông thường (liên kết ion, liên kết cộng hóa trị, liên kết phối

trí ) sự hấp phụ hóa học luôn luôn bất thuận nghịch Nhiệt hấp phụ hóa học lớn, có thể

đạt tới giá trị 800kJ/mol

• Người ta phân biệt hai kiểu hấp phụ: hấp phụ trong điều kiện tĩnh và hấp phụ trong

điều kiện động

• Hấp phụ trong điều kiện tĩnh là không có sự chuyển dịch tương đối của phân tử

chất lỏng (nước) so với phân tử chất hấp phụ mà chúng cùng chuyển động với nhau Biện

pháp thực hiện là cho chất hấp phụ vào nước và khuấy trong một thời gian đủ để đạt được

trạng thái cân bằng (nồng độ cân bằng) Tiếp theo cho lắng hoặc lọc để giữ chất hấp phụ

lại và tách nước ra

• Hấp phụ trong điều kiện động là có sự chuyển động tương đối của phân tử chất

lỏng (nước) so với phân tử chất hấp phụ Biện pháp thực hiện là cho nước lọc qua lớp lọc

vật liệu hấp phụ

Các chất hấp phụ thường dùng là: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagel, keo

nhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản xuất như xỉ tro, xỉ mạt sắt Trong

số này than hoạt tính được sử dụng phổ biến nhất Than hoạt tính có hai dạng: dạng bột

và dạng hạt đều được dùng để hấp phụ Lượng chất hấp phụ tùy thuộc vào khả năng hấp

phụ của từng chất và hàm lượng chất bẩn có trong nước Phương pháp này có khả năng

hấp phụ 58 - 95% các chất hữu cơ và màu Các chất hữu cơ có thể bị hấp phụ được tính

đến là phenol, ankylbenzen, sulfonic axit, thuốc nhuộm, các hợp chất thơm

Hiện nay người ta áp dụng than hoạt tính để xử lý amoni trong nước thải: Bột than

hoạt tính và nước thải (thường là nước thải sau xử lý sinh học) cho vào một bể tiếp xúc,

sau một thời gian nhất định bột than hoạt tính được cho lắng hoặc lọc Do than hoạt tính

rất mịn nên phải sử dụng thêm các chất trợ lắng Bột than hoạt tính còn được cho vào bể

aeroten để loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải Than hoạt tính sau khi sử dụng

có thể được tái sinh lại tuy nhiên chưa tìm được phương pháp hữu hiệu để tái sinh, đối

với than hoạt tính dạng hạt người ta tái sinh trong lò đốt để oxy hóa các chất hữu cơ bám

trên bề mặt của chúng, trong quá trình tái sinh 5 – 10% hạt than bị phá hủy và phải thay

thế bằng hạt mới

1.4 Các loại vật liệu hấp phụ từ phế phẩm sinh học

1.4.1 Vỏ trấu [2]

Ở Việt Nam, bình quân mỗi năm sản xuất ra hơn 40 triệu tấn thóc Khối lượng trấu

chiếm 20% trong thành phần hạt thóc, vậy mỗi năm có xấp xỉ 9 triệu tấn trấu thải ra môi

trường, đây là số lượng chất thải khổng lồ mà nếu không xử lý sẽ gây ô nhiễm môi trường

và là một sự lãng phí lớn

Trong thực tế trấu là một chất thải khó tái chế, nó cũng là vật liệu khó cháy, khó

mục nát trong môi trường Số lượng trấu sử dụng còn rất ít so với khối lượng trấu lớn mỗi

năm thải ra môi trường

Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong quá trình xay xát Trong

vỏ trấu có chứa khoảng 75% chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ cháy trong quá trình đốt và khoảng

25% còn lại sẽ chuyển thành tro

• Ứng dụng

Vỏ trấu có rất nhiều ứng dụng như:

- Xử lý nước thải, làm chất đốt, ứng dụng trong việc tạo sản phẩm công nghệ cao

(sơn nano)

- Loại bỏ màu, mùi, vị không mong muốn hoặc các tạp chất hữu cơ vô cơ trong nước

thải

- Làm sạch hóa chất, dược phẩm, làm chất thu hồi vàng bạc và các kim loại quý

khác trong lĩnh vực luyện kim

- Ngoài những ứng dụng trên vỏ trấu còn có một số ứng dụng khác như: có thể dùng

làm thiết bị cách nhiệt, làm các sản phẩm mĩ nghệ làm chất độn, giá thể trong sản xuất

nấm, dùng đánh bóng các vật thể bằng kim loại, tro trấu có thể dùng làm phân bón

• Các công trình nghiên cứu

- Năm 2003, Nhóm tác giả Lê Văn Cát, Trần Thị Kim Thoa đã chế tạo than từ vỏ

trấu hấp phụ P-nitrophenol Than trấu được chế tạo theo phương pháp nhiệt phân yếm khí

trong khoảng nhiệt độ từ 500 – 900 oC với thời gian từ 1–3 giờ, tác nhân hoạt hóa là sô

đa được tẩm vào trấu với hàm lượng từ 0 – 30% Than sản phẩm được rửa sạch Kết quả

hấp phụ tuân theo phương trình đẳng nhiệt Freundlich có giá trị n cao nhất là 2.735 [3]

- Năm 2005, Nguyễn Văn Nội- Khoa hóa học, Trường đại học khoa học tự nhiên

Nghiên cứu chế tạo vật liệu từ vỏ trấu để tách kim loại chì trong nước Quy trình biến

tính: Lấy một lượng vỏ trấu đã được làm sạch, cho vào dung dịch NaOH 0.1 M, tiến hành

khuấy trộn trong 1 h ở nhiệt độ phòng, sau đó lấy phần vỏ trấu cho vào nước cất, khuấy

trộn trong 45 phút ở nhiệt độ phòng, quá trình được lặp lại đến khi hết kiềm Lấy vỏ trấu

ở trên cho vào axit xitric 0.6 M để phản ứng trong 12 giờ ở 70 oC Sau đó lọc lấy phần vỏ

trấu đem sấy khô ở nhiệt độ 110 oC Phần vỏ trấu được rửa sạch trên phễu lọc để loại bỏ

hết axit và đêm sấy khô ở 80 oC trong vòng 3 giờ Kết quả hấp phụ được miêu tả bằng mô

hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir có qmax = 30.8 mg/g [6]

- Năm 2007, nhóm tác giả Đỗ Quang Huy, Đàm Quốc Khanh, Nghiêm Xuân Trường,

Nguyễn Đức Huệ đã chế tạo vật liệu hấp phụ tro than bay sử dụng trong phân tích môi

trường Tro than được xử lý bằng kiềm 3,5M có khả năng làm chất hấp phụ trong phân

tích môi trường 0,5 g chất hấp phụ tro than bay đã xử lý với dung dịch kiềm được nạp

vào cột sắc ký có kích thước 300 mm x 6 mm dùng để thử nghiệm tách hỗn hợp M1 và

M2 Kết quả nhận được cho thấy, vật liệu sử dụng trong nghiên cứu có khả năng làm giàu

và tách các chất cần phân tích tốt Độ thu hồi chất phân tích của hỗn hợp M1 và M2tương

ứng là 83,3 – 89,5% và 51,28 – 93,75% [3]

- Năm 2012, Trần Văn Đức- Đại học Đà Nẵng Nghiên cứu hấp phụ ion kim loại

nặng Cu2+ và Zn2+trong nước bằng vật liệu SiO2 tách từ vỏ trấu Quy trình biến tính: vỏ

trấu rửa sạch, nung ở 800 oC được tro trấu, thêm dung dịch NaOH 5 M đun nóng, lọc, rửa

sạch Thêm dung dịch HCl 4 M được dung dịch dạng gel Đem hỗn hợp này sấy ở 100 oC

thu được SiO2.nH2O Cuối cùng đem SiO2.nH2O nung tạo thành SiO2 Kết quả hấp phụ

được miêu tả bằng mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir có dung lượng hấp phụ cực đại

qmax của Cu2+ và Zn2+ là 1.787 mg/g và 1.826 mg/g [4]

- Năm 2014, nhóm tác giả Nguyễn Trí Tuấn, Nguyễn Hữu Minh Phú, Hồ Ngọc Tri

Tân, Phạm Thị Bích Thảo, Phạm Thị Bích Thảo, Nguyễn Thị Kim Chi, Lê Văn Nhạn,

Nguyễn Trọng Tuân và Trịnh Xuân Anh đã tổng hợp hạt nano SiO2 từ tro vỏ trấu bằng

phương pháp kết tủa Quy trình biến tính: vỏ trấu được rửa sạch và phơi khô, nung ở 500

– 700 oC trong 4 giờ, thu được vỏ trấu Sau đó bột nano silica được tách chiết từ tro trấu

bằng cách sử dụng dung dịch NaOH 3N và tiếp tục thêm dung dịch HCl ở pH = 6 cho đến

khi có kết tủa trắng Sản phẩm bột nano trên được đưa đi đo, kết quả thu được là những

hạt nano SiO2 chế tạo được có pha vô định hình và kích thước hạt trung bình khoảng

15nm [5]

1.4.2 Bã mía

Việt Nam cũng là nước phát triển về ngành mía đường, hàng năm các nhà máy

đường thải ra môt lượng lớn bã mía Bã mía chiếm khoảng 26,8 – 32% lượng mía ép, bã

mía khô chứa khoảng 34,5% xenlulozơ, 24% hemixenlulozơ, và 22 – 25% ligin Các

thành phần hữu cơ này có khả năng biến đổi để tạo ra các tâm hấp phụ để hấp phụ các

cation kim loại nặng.[6]

• Ứng dụng

- Là nguồn chất đốt cung cấp nhiệt cho nhà máy điện, lò hơi

- Là nguyên liệu sản xuất bột giấy, làm ván ép, tầm trần

- Dùng làm phụ gia trong chế biến thức ăn chăn nuôi, thức ăn ủ xanh, pha dung dịch

thủy canh

- Làm vật liệu lọc nước tự nhiên, chất hấp phụ kim loại nặng, bã mía còn thể hiện khả

năng hấp phụ tốt đối với dầu

• Các công trình nghiên cứu

- Nhóm tác giả Lê Hữu Thiềng, Ngô Thị Lan Anh, Đào Hồng Hạnh, Nguyễn Thị

Thúy- trường đại học sư phạm, đại học Thái Nguyên đã nghiên cứu khả năng hấp phụ

metylen xanh trong dung dịch nước của các vật liệu hấp phụ từ bã mía Kết quả nghiên

cứu được tóm tắt ở bảng 1.1 [7]

B ảng 1 1 Kết quả bã mía hấp phụ metylen xanh trong dung dịch Cđ = 99.23 mg/l

- Tháng 3/ 2015, Handojo Djati Utomo- Singapo đã nghiên cứu khả năng hấp phụ

metylen xanh từ vỏ bưởi Kết quả nghiên cứu được tóm tắt ở bảng 1.2.[8]

B ảng 1 2 Kết quả bã mía hấp phụ metylen xanh trong dung dịch Cđ = 3.739 mg/l

Loại bã mía

hấp phụ cực đại qmax(mg/g)

Nồng độ ban đầu (mg/l)

pH Liều lượng

chất hấp

phụ (g)

Thời gian (phút)

- Năm 2016, nhóm tác giả P.Iyshwarya, R.G.Ramya Gayathri- Ấn Độ đã nghiên cứu

sử dụng bã mía để loại bỏ ion sắt trong nước uống Kết quả nghiên cứu được tóm tắt ở

1.4.3 Bã cà phê

Cà phê là tên một chi thực vật thuộc họ Thiên thảo bao gồm khoảng 500 chi khác nhau

và trên 6000 loài cây nhiệt đới Cà phê được trồng chủ yếu ở vùng Tây Nguyên Bã cà phê

là một vật liệu lignoxenlulozơ, có khả năng tách kim loại nặng và màu, hòa tan trong nước

nhờ vào cấu trúc xốp và thành phần xenlulozơ [10]

• Ứng dụng

Bã cà phê có rất nhiều ứng dụng bổ ích như: Làm phân bón cho cây trồng, bã cà phê có

tác dụng như một chất hấp phụ mùi khử mùi rất tốt

Ngoài ra than bã cà phê mang nhiều đặc tính có thể sử dụng trong lĩnh vực xử lý môi

trường nên được sử dụng làm vật liệu nghiên cứu khả năng xử lý màu và COD trong nước

thải dệt nhuộm

• Các công trình nghiên cứu

- Năm 2013, theo đề tài nghiên cứu của nhóm nghiên cứu G Z Kyzas, D N Bikiaris,

M Kostoglou và N K Lazaridis- Hy Lạp đã nghiên cứu sử dụng bã café để loại bỏ Cu

(II) trong nước thải Kết quả nghiên cứu được tóm tắt ở bảng 1.4 [11]

B ảng 1 4 Kết quả bã cà phê loại bỏ KLN trong nước thải Cđ = 50 mg/l

(%)

Nồng độ ban đầu (mg/l) pH Liều lượng chất hấp phụ (g) Th(phút) ời gian

- Năm 2015, nhóm tác giả Trịnh Thị Thu Hương, Vũ Đức Thảo đã nghiên cứu sử

dụng than bã cà phê để xử lý màu trong nước thải dệt nhuộm Kết quả nghiên cứu được

tóm tắt ở bảng 1.5 [12]

B ảng 1 5 Kết quả bã cà phê xử lý độ màu trong nước thải dệt nhuộm Cđ = 50 mg/l

Điều kiện tối ưu

Hiệu suất (%)

Ngành sản xuất chỉ xơ dừa đã được hình hành rất lâu và bắt đầu phát triển từ năm

1996, cho đến những năm gần đây ngành sản xuất chỉ xơ dừa mới thật sự phát triển mạnh

Kết quả điều tra năm 2005 có khoảng 200 cơ sở sản xuất chỉ sơ dừa trên toàn huyện Mỏ

Cày, phát triển tập trung mạnh nhất ở các xã Khánh Thạnh Tân, Đa Phước Hội, An Thạnh,

Thành Thới B nằm dọc theo tuyến sông Thơm có khoảng 135 cơ sở Sản xuất chỉ xơ thải

ra lượng mụn dừa giao động từ 300 - 500 tấn/ ngày, tập trung nhiều nhất vào khoảng tháng

4 - 9 hằng năm [1]

Xơ dừa có một số tính chất và thành phần hóa học sau: Độ xốp 10 -12%, Chất hữu

cơ: 9.4 - 9.8%, Tổng lượng tro: 3 - 6%, Cellulose: 20 - 30%, Lignin: 60 - 70%

• Ứng dụng:

Sử dụng xơ dừa thô trong bể xử lý kị khí để xử lý nước thải ngành chế biến cao su

hoặc hấp phụ dầu trong nước thải công nghiệp

• Các công trình nghiên cứu trong nước:

- Năm 2010, nhóm tác giả Phạm Thị Dương, Bùi Đình Hoàn, Nguyễn Văn Tám- Đại

học Hàng hải đã nghiên cứu khả năng hấp phụ dầu trong nước thải bằng xơ dừa Kết quả

nghiên cứu được tóm tắt ở bảng 1.6 [7]

B ảng 1.6 Kết quả xơ dừa hấp phụ dầu trong nước thải Cđ = 58.3 mg/l

D ầu

Điều kiện tối ưu

Hiệu suất (%)

Nồng độ ban đầu (mg/l)

pH

Liều lượng

chất hấp phụ (g)

Thời gian (phút)

• Các công trình nghiên cứu nước ngoài:

- Năm 2016, nhóm tác giả P.Iyshwarya, R.G.Ramya Gayathri- Ấn Độ đã nghiên

cứu sử dụng xơ dừa để loại bỏ ion sắt trong nước uống Kết quả nghiên cứu được tóm tắt

Nồng độ ban đầu (mg/l) pH

Liều lượng

chất hấp phụ (g)

Thời gian (phút)

1.5 Tổng quan về ngành công nghiệp nhuộm- dệt may

1.5.1 Thực trạng ô nhiễm từ các ngành công nghiệp dệt nhuộm hiện nay

Hiện trạng ô nhiễm nước thải làng nghề dệt nhuộm tại Việt Nam phát sinh chính từ

hoạt động làng nghề Vì chỉ với quy mô nhỏ, công nghệ thủ công, lỗi thời, không đồng bộ,

phát triển tự phát chủ yếu chịu sự chi phối của thị trường, không có hệ thống xử lý nước

thải bài bản do chi phí thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm cao và do không có sự

hiểu biết của người dân về tác hại của nước thải dệt nhuộm ảnh hưởng đến sức khỏe của

chính bản thân mình và những người xung quanh

1.5.2 Nguồn gốc phát sinh nước thải dệt nhuộm

Trong quá trình sản xuất của ngành dệt nhuộm thì sử dụng nước nhiều và nguồn phát

sinh ra nước thải ngành dệt nhuộm ở rất nhiều công đoạn khác nhau, thay đổi theo từng

loại sản phẩm Những đặc trưng của loại nước thải này có pH, nhiệt độ, COD cao và độ

màu tương đối cao Do vậy cần có biện pháp hợp lý để quản lý được lượng nước thải này

triệt để hơn

1.5.3 Tác hại của nước thải dệt nhuộm đối với môi trường

Hầu hết các loại phẩm nhuộm đều có độc tính Một số loại còn có khả năng gây ung

thư Thuốc nhuộm azo là nhóm lớn nhất dùng trong ngành tẩy nhuộm, chiếm khoảng 65%

trong tổng số các loại thuốc nhuộm dùng để nhuộm và in hoa Cấu tạo có gốc benzidine

[H2N - - NH2] hay 4 Chloro - toluidine, β - naphtylamin đều thuộc nhóm có khả năng

gây ung thư

- Bụi bông: Là loại bụi gây dị ứng, viêm mũi, nổi ban

- Khí sunfua dioxit (SO2 ): Trong lĩnh vực ô nhiễm không khí, SO2 là chất ô nhiễm

hàng đầu SO2 là một khí không màu, không cháy, mùi hăng cay, có vị chua của axit

- Khí cacbon oxit (CO): CO là một khí không màu, không vị, không bị hấp thụ bởi

than hoạt tính và rất độc

- Khí cacbon dioxit (CO 2 ): CO2 được xem như không có độc tính đối với người và

là một chất gây ngạt đơn thuần Tuy nhiên, trong thực tế, CO2 là nguyên nhân của nhiều

tai nạn chết người ở nhiều nơi trên thế giới cũng như ở Việt Nam

- Hỗn hợp khí NO x: Có tất cả 6 loại nitơ oxit: N2O, NO, NO2, N2O3 N2O4, N2O5

Trong đó, N2O đóng vai trò quan trọng trong các vấn đề ô nhiễm không khí NO2 độc gấp

4 lần NO và gấp 10 lần CO

1.5.4 Phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm

a Phương pháp trung hòa:

Phương pháp trung hòa được thực hiện bằng trộn dòng thải có tính axit với dòng thải

có tính kiềm hoặc sử dụng các hóa chất như H2SO4, HCl, NaOH, CO2 Điều chỉnh pH

thường kết hợp thực hiện ở bể điều hòa hay bể thu gom

b Phương pháp keo tụ:

Đây là phương pháp thông dụng để xử lý nước thải dệt nhuộm Trong phương pháp

này người ta thường dùng các loại phèn nhôm hay phèn sắt cùng với sữa vôi như Sunfat

sắt, Sunfat nhôm hay hay hỗn hợp của 2 loại phèn này và hydroxyt canxi Ca(OH)2 với

mục đích khử màu và một phần COD Nếu dùng sunfat sắt (II) thì hiệu quả đạt tốt nhất ở

độ pH = 10, còn nếu dùng sunfat nhôm thì pH = 5 – 6

Hoặc sử dụng keo tụ PAC (Poly Aluminium Chloride) có ưu điểm vượt trội hơn

phèn nhôm: Hóa chất PAC keo tụ

Nguyên lý: khi dùng phèn thì sẽ tạo thành các bông hydroxyt Các chất màu và các

chất khó phân hủy sinh học bị hấp phụ vào các bông cặn này và lắng xuống tạo bùn Để

tăng quá trình keo tụ, tạo bông người ta thường bổ sung chất trợ keo tụ như polymer hữu

cơ

Phương pháp này được dùng để xử lý màu nước thải và hiệu suất khử màu đối với

thuốc nhuộm phân tán

c Phương pháp hấp phụ:

Phương pháp hấp phụ có khả năng dùng để xử lý các chất không có khả năng phân

hủy sinh học và các chất hữu cơ không hoặc khó xử lý bằng phương pháp sinh học

Phương pháp này được dùng để khử màu nước thải chứa thuốc nhuộm hòa tan và

thuốc nhuộm hoạt tính Cơ sở của quá trình là hấp phụ chất tan lên bề chất rắn (chất hấp

phụ)

d Phương pháp oxy hóa:

Do cấu trúc hóa học của thuốc nhuộm nên trong khử màu nước thải dệt nhuộm bằng

phương pháp oxy hóa phải dùng chất oxy hóa mạnh Chất oxy hóa được dùng phổ biến

hiện nay là ozon, ozon có khả năng khử màu rất tốt đặc biệt cho nước thải chứa thuộc

nhuộm hoạt tính

Để khử màu 1g thuốc nhuộm hoạt tính cần 0.5g O3

e Phương pháp màng:

Phương pháp màng được ứng dụng trong xử lý nước thải ngành dệt nhuộm với mục

đích thu hồi hóa chất để tái sử dụng như: tinh bột PVA (Poly Vinyl Alcohol), thuốc nhuộm

indigo, muối, thuốc nhuộm Động lực quá trình lọc màng là sự chênh lệch áp suất giữa 2

phía của màng

f Phương pháp xử lý nước thải sinh học:

Phần lớn các chất có trong nước thải dệt nhuộm là những chất có khả năng phân hủy

sinh học Trong một số trường hợp nước thải dệt nhuộm có thể chứa các chất có tính độc

đối với vi sinh vật như các chất khử vô cơ, formandehit, kim loại nặng, clo,…và các chất

khó phân hủy sinh học như các chất tẩy rửa, hồ PVA , các loại dầu khoáng…do đó trước

khi đưa vào xử lý sinh học, nước thải cần được khử các chất gây độc và giảm tỷ lệ các

chất khó phân hủy sinh học bằng phương pháp xử lý cục bộ

1.6 Tổng quan về tràn dầu

Sự cố tràn dầu là hiện tượng thất thoát đáng kể dầu ra môi trường gây thiệt hại lớn

hoặc hiểm họa đối với con người, các hệ sinh thái và hoạt động kinh tế - xã hội

Tràn dầu thường xảy ra trong các hoạt động tìm kiếm, thăm dò, khai thác, vận

chuyển, chế biến, phân phối, tàng trữ dầu và các sản phẩm của dầu Nguyên nhân trực

tiếp thường là rò rỉ hoặc vỡ đường ống, bể chứa dầu; tai nạn đâm va gây thủng tàu, đắm

tàu, sự cố tại các dàn khoan dầu khí, cơ sở lọc hóa dầu…Tràn dầu cũng có thể xảy ra do

rò rỉ tự nhiên từ các cấu trúc địa chất chứa dầu dưới đáy biển do các hoạt động của vỏ trái

đất gây nên, như động đất…

Có thể thấy nơi dầu tràn xảy ra và đối tượng bị ảnh hưởng tới chủ yếu là trên biển

và ven biển Dầu tràn ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến các sinh vật biển, các sinh cảnh

và hệ sinh thái ven bờ, nhiều loại hình hoạt động trên biển và ven biển, đặc biệt là bảo

tồn, du lịch, nghỉ dưỡng, nuôi trồng thủy sản, làm muối…

Điều đáng báo động nữa là dầu lan trên biển và dạt vào bờ trong thời gian dài không

được thu gom sẽ làm suy giảm lượng cá thể sinh vật, gây thiệt hại cho ngành khai thác và

nuôi trồng thủy, hải sản

Hình 1 1 Hình ảnh về hậu quả của việc tràn dầu ảnh hưởng đến môi trường

Hiện nay việc xác định vị trí dầu tràn và khắc phục sự cố này ở Việt Nam còn nhiều

hạn chế, cả về cơ sở pháp luật và các trang thiết bị cũng như phương tiện kỹ thuật chuyên

dụng để khắc phục ô nhiễm tràn dầu

1.6.1 Các vụ tai nạn tràn dầu ở Việt Nam và trên thế giới

• Ở Việt Nam: [20]

Theo số liệu thống kê, từ năm 1989 đến nay cả nước có hơn 100 vụ tràn dầu do tai

nạn hàng hải, đổ ra biển từ vài chục đến hàng trăm tấn dầu Những vụ tràn dầu thường

vào dịp từ tháng 3 đến tháng 6 Điển hình như sự cố tràn dầu tàu Formosa One xảy ra

năm 2001 tại vịnh Gành Rái (tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu), do không tuân thủ đúng chỉ dẫn

của Cảng vụ Vũng Tàu, tàu Formosa One đã đâm vào tàu Petrolimex- 01, làm tràn đổ

khoảng 900 m3(tương đương 750 tấn) dầu DO

- Sự cố tràn dầu tàu Hồng Anh, xảy ra năm 2003, do sóng lớn làm đắm tàu Hồng

Anh trong khu vực vịnh Gành Rái, làm tràn khoảng 100 tấn dầu FO, ảnh hưởng trực tiếp

đến khu vực rừng phòng hộ Cần Giờ và các khu vực nuôi trồng thủy sản Tổng thiệt hại

về kinh tế và môi trường do sự cố gây ra lên tới hàng chục tỷ đồng

- Đêm 23/12/2007, trên vùng biển cách mũi Ba Làng An – xã Bình Châu – huyện

Bình Sơn – tỉnh Quảng Ngãi khoảng 3 hải lý, hai chiếc tàu chở hàng đã đâm nhau, làm

hơn 170 m3 dầu diesel tràn ra biển Đây là vụ tai nạn giữa hai tàu chở hàng có trọng lớn

lần đầu tiên trên biển Quảng Ngãi

• Trên thế giới: [21]

- Vụ tràn dầu trong chiến tranh vùng vịnh năm 1991: Trong chiến tranh vùng vịnh

năm 1991, khi quân đội Iraq rút khỏi Kuwait, họ đã mở tất cả các van của giếng dầu và

phá vỡ các đường ống dẫn dầu nhằm ngăn cản bước tiến của quân đội Mỹ Kết quả là một

lượng dầu lớn nhất trong lịch sử đã phủ lên Vịnh Ba Tư Ước tính, số dầu loang tương

đương 240 triệu gallon dầu thô Diện tích dầu loang có kích thước tương đương đảo

Hawaii

- Vụ tràn dầu tại giếng dầu Ixtoc năm 1979: Vào tháng Sáu định mệnh năm 1979,

một giếng dầu ở Vịnh Campeche đã sụp đổ sau một vụ nổ khủng khiếp Từ đó đến 10

tháng kế tiếp, ước tính có 140 triệu gallons dầu đã tràn lan trên Vịnh Mexico

- Vụ tràn dầu Atlantic Empress năm 1979: Một đêm giông bão vào tháng 7/1979,

tại vùng biển Carribe thuộc địa phận của Tobago, hai chiếc tàu chở dầu cực lớn đã đâm

vào nhau, gây ra vụ tràn dầu do tai nạn tàu lớn Bị hỏng hóc do cú va chạm, cả hai thuyền

bắt đầu chảy dầu qua các lỗ rò và bắt lửa Ngọn lửa trên tàu Aegean Captain được kiểm

soát Con tàu được di chuyển ngay tới Curacao, nơi mà các thùng dầu được bảo vệ Nhưng

chiếc Atlantic Empress đã không có được số phận may mắn Nó đã bốc cháy, được hướng

ra biển và nổ tung khi cách bờ biển 300 hải lý Toàn bộ thuyền viên của tàu Atlantic

Empress thiệt mạng, cộng thêm gần 90 triệu gallon dầu đã tràn ra biển

1.6.2 Các phương pháp xử lý dầu tràn

1.6.2.1 Phương pháp vật lý

Khi có sự cố tràn dầu xảy ra thì phải có các biện pháp để hạn chế thấp nhất các ảnh

hưởng xấu đến môi trường Thu hồi dầu trên mặt nước bằng các phao quay nổi (boom)

và thiết bị hút dầu (skimmers), thu hồi dầu trên bờ bằng các thiết bị xúc bốc vật liệu bị

nhiễm dầu hoặc sử dụng các vật liệu thấm dầu Dùng các loại phao quây khoanh vùng

không để dầu tràn ra xa, hút và tái chế

1.6.2.2 Phương pháp hóa học

Phân tán dầu trên biển bằng các chất học (chất phân tán, chất hoạt động bề mặt, các

chất keo tụ …), đốt tại chỗ hoặc chuyển đến vị trí khác để xử lý Sử dụng các hóa chất

làm kết tủa hoặc trung hòa dầu tràn, thường thực hiện bằng các phương tiện như trực

thăng và trên phạm vi rộng lớn

1.6.2.3 Phương pháp sinh học

Sử dụng các chế phẩm vi sinh kích quá trình sinh trưởng và phát triển của một số

loài vi sinh vật phân hủy dầu, nguồn hydrocacbon của dầu sẽ được sử dụng làm nguồn

cacbon duy nhất, hoặc những sản phẩm phân hủy hydrocarbon của vi sinh là nguồn cơ

chất để sinh trưởng cho những vi sinh vật khác Phương pháp sinh học là phương pháp

xử lý dầu tràn có hiệu quả và an toàn cho môi trường nhất hiện nay

1.6.3 Vật liệu xử lý dầu tràn

Nguyên liệu cơ bản cho vật liệu xốp hấp thụ dầu nói trên là sợi nano xenluloza (NFC),

sợi này được chiết xuất từ nguyên liệu chứa xenluloza như bột gạo, phụ phẩm nông nghiệp

(như rơm) hoặc các vật liệu phế thải (như giấy tái chế) bằng cách nhào trộn với nước rồi

ép hỗn hợp bột thu được qua các đầu phun hẹp ở áp suất cao để tạo ra một loại gel, sau đó

đông khô gel để loại bỏ nước, tạo thành miếng xốp mà bản chất là các sợi nano xenluloza

dài liên kết với nhau Vật liệu xốp này có thể hấp thụ cả nước và dầu

Nhưng vật liệu xốp nano xenluloza hút cả dầu và nước nên nó không hữu ích nhiều

cho mục đích xử lý dầu tràn Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã biến đổi một số tính chất hóa

học của nano xenluloza bằng cách bổ sung alkoxysilan trước khi thực hiện quá trình đông

khô Khi đó, miếng xốp nano xenluloza không còn ưa nước nữa, nó chỉ hút các chất dầu

nhờn

Kết quả khảo sát trong phòng thí nghiệm cho thấy, xốp nano xenluloza đã xử lý có

khả năng hấp thụ rất nhanh các chất như dầu động cơ, dầu silicon, etanol, aceton,

cloroform Như vậy, NFC xử lý bằng silan có một số đặc tính mong muốn: nó là chất hấp

thụ, nổi trên mặt nước ngay cả khi đó bão hòa hoàn toàn và có thể tự phân hủy sinh học

1.7 Chất hoạt động bề mặt

1.7.1 Khái niệm

Chất hoạt động bề mặt (surfactant, surface active agent) là những hợp chất làm giảm

sức căng bề mặt (hoặc áp lực bề mặt chung) giữa hai chất lỏng hoặc giữa chất lỏng và chất

rắn

1.7.2 Thành phần và cấu trúc

Chất hoạt động bề mặt thường có cấu trúc là một phân tử có cả tính ưa nước

(hydrophilic) và tính kỵ nước (hydrophobic) Bởi vậy, chất hoạt động bề mặt bao gồm cả

phần không tan trong nước và phần tan trong nước

Phần kỵ nước (không tan trong nước): thông thường là một mạch hydro cacbon dài

8 - 21, ankyl thuộc, mạch ankal, ankle mạch thẳng hay có gắn vòng clo hay bezene…

Phần ưa nước (tan trong nước): thông thường là một nhóm ion hoặc non-ionic là

nhóm phân cực mạnh như Cacboxyl (COO-), Hydroxyl (-OH), Amin (-NH2), sulfat

(-OSO3)…

1.7.3 Các chất hoạt động thường dùng

Tính ưa, kỵ nước của một chất hoạt động bề mặt được đặc trưng bởi thông số HLB

(hydrophilic lipophilic balance) là độ cân bằng ưa kị nước có giá trị từ 0 đến 40 HLB

càng cao thì càng dễ hòa tan trong nước, HLB càng thấp thì càng dễ hòa tan trong các

dung môi không phân cực như dầu

Trong công nghiệp chất hoạt động bề mặt được phân loại thành bốn nhóm chính là:

anionic, cationic, lưỡng tính và non-ionic Trong đó, có hai loại chủ yếu dùng trong chất

tẩy rửa bề mặt kim loại là anionic và non-ionic với các đặc tính nổi bật

+ Anionic: Chất hoạt động bề mặt khi cho vào trong nước sẽ phân ly thành ion âm,

nhóm ưa nước liên kết với nhóm kỵ nước bằng liên kết cộng hóa trị Chúng có khả năng

hoạt động bề mặt rất mạnh, khả năng lấy dầu cao, tạo bọt to nhưng kém bền Các chất

hoạt động này bị thụ động hóa trong môi trường nước cứng (Ca2+, Mg2+) và các ion kim

loại nặng (Al, Fe) Đây là loại chất hoạt động bề mặt được sử dụng rộng rãi phổ biến trong

các chất tẩy rửa

+ Non-ionic: Là các chất hoạt động bề mặt có nhóm phân cực không bị ion hóa trong

dụng dịch nước Phần ưa nước chứa những nguyên tử oxy, nitơ hoặc lưu huỳnh không

ion hóa, sự hòa tan là do cấu tạo những liên kết hydro giữa các phân tử nước và một số

chức năng của phần phân cực bao gồm nhóm ancol và este Phần kỵ nước là mạch

hydrocacbon dài Nó không bị ion hóa nên không tích điện, do đó ít bị ảnh hưởng bởi

nước cứng và pH của môi trường tuy nhiên vẫn có khả năng tạo phức với các ion kim loại

nặng, êm dịu với da, lấy dầu ít, tạo bọt kém

1.8 Vỏ bưởi

Ở Việt Nam bưởi được coi là loại trái cây bổ dưỡng và khá đa dạng về giống loại

do có sự lai tạo giữa chúng và các loại giống bưởi khác Phổ biến là các loại giống bưởi

như: bưởi đào, bưởi da xanh, bưởi năm roi,…Hầu hết các cây đều có sức chống chọi tốt,

khả năng sinh trưởng mạnh theo từng điều kiện sinh trưởng ở từng vùng khác nhau

Bưởi có nguồn gốc từ Châu Á và Malaysia, mọc theo bờ sông Fiji (tên một đảo ở

Thái Bình Dương) và Friendly Bưởi được đưa vào Trung Quốc khoảng 100 năm trước

công nguyên Người ta tin rằng những hạt giống đầu tiên được thuyền trưởng Shaddock

mang đến Châu Mỹ vào cuối thế kỉ 17 Vì vậy bưởi còn được gọi là Shaddock [13]

• Bưởi Đào

Bưởi đào được trồng chủ yếu ở xã Thanh Hồng, tỉnh Hải Dương Trong xã Thanh

Hồng (huyện Thanh Hà, tỉnh Hải Dương) có khoảng 15 hộ gia đình có doanh thu hàng

trăm triệu đồng từ vườn bưởi Diện tích trồng khoảng 130 ha, sản lưởng đạt 1000 tấn/

năm (năm 2017) [14]

• Bưởi Năm Roi

Bưởi năm roi là một trong những loại Bưởi ngon, được người tiêu dùng đánh giá

cao và có giá trị kinh tế lớn Bưởi Năm Roi được trồng nhiều ở vùng đồng bằng sông Cửu

Long, phân bố chính ở tỉnh Vĩnh Long tổng diện tích 9.2 ngàn ha (diện tích 4,5 ngàn ha

cho sản lượng 31,3 ngàn tấn, chiếm 48,6% về diện tích và 54,3% về sản lượng bưởi Bưởi

Năm Roi của cả nước).[15]

• Bưởi da xanh

Bưởi da xanh là đặc sản của xứ dừa Bến Tre, có nguồn gốc từ ấp Thanh Sơn (xã

Thanh Tân, Mỏ Cày, Bến Tre), bên kia sông Hàm Luông Toàn tỉnh hiện có hơn 5500 ha

bưởi da xanh, trong đó có 4200 ha đang cho trái, sản lượng đạt gần 48000 tấn/ năm, lớn

nhất khu vực (năm 2017).[16]

1.8.1 Thành phần chính của vỏ bưởi

Xenlulose hay còn được gọi là chất xơ chiếm 46.22% Hemicellulose chiếm 18.84%

Lignin chiếm 10.24% Pectin chiếm 1-2% Ngoài ra còn có Narigin, đường ramnose…

Hình 1 2 Cấu trúc của Hemicellulose

Hình 1 3 Cấu trúc của Cellulose

Hình 1 4 Cấu trúc của Pectin

Hình 1 5 Cấu trúc của Naringin

1.8.2 Ứng dụng của vỏ bưởi

Vỏ bưởi có rất nhiều công dụng bổ ích trong cuộc sống như: vỏ bưởi có thể dùng

chế biến các món ăn giải nhiệt mùa hè, khử các mùi tanh trong nhà bếp,… Ngoài việc

chiết suất tinh dầu, vỏ bưởi còn được áp dụng vào xử lý môi trường như xử lý kim loại

nặng, xử lý nước thải dệt nhuộm hay dầu tràn

1.8.3 Các công trình nghiên cứu

Hiện nay trên thế giới đã sử dụng vỏ bưởi trong xử lý kim loại nặng, metylen xanh

và dầu tràn Tuy nhiên, tại Việt Nam vẫn chưa có công trình nào vỏ bưởi

❖ Kim loại nặng:

- Năm 2012, nhóm tác giả Yuanyuan Pei và Jingyong Liu- Khoa Khoa học và Kỹ

thuật Môi trường, Đại học Công nghệ Quảng Đông, Trung Quốc đã sử dụng vỏ bưởi được

kích hoạt bằng ZnCl2để loại bỏ Pb (II) trong dung dịch Kết quả nghiên cứu được tóm tắt

Nồng độ ban đầu (mg/l)

pH

Liều lượng

chất hấp phụ (g/l)

Thời gian (phút)

Tốc độ vòng quay (vòng/

phút)

- Năm 2014, tác giả Penpun Tasaso đã sử dụng vỏ bưởi để loại bỏ Cu (II) trong dung

dịch Quy trình này được thực hiện dựa trên các điều kiện tối ưu vở bưởi chưa tách pectin

và vỏ bưởi đã tách pectin Kết quả nghiên cứu được tóm tắt ở bảng 1.9 [22]

B ảng 1.9: Kết quả vỏ bưởi loại bỏ Cu2+ trong dung dịch Cđ = 125 mg/l

V ỏ bưởi

lượng hấp

phụ cực đại qmax (mg/g)

Nồng độ ban đầu (mg/l)

pH

Liều lượng chất

hấp phụ (g)

Thời gian (phút)

Nhiệt độ (oC)

Không tách

- Năm 2016, nhóm nghiên cứu Sasiwimol Chanmalee, Pisit Vatanasomboon,

Chaowalit Warodomrungsimun, Mahidol University, Thailand đã sử dụng vỏ bưởi loại

bỏ Pb (II) trong dung dịch Kết quả nghiên cứu được tóm tắt ở bảng 1.10.[23]

B ảng 1 10 Kết quả vỏ bưởi loại bỏ Pb2+ trong dung dịch Cđ = 10 mg/l

Kim

lo ại

suất (%)

Nồng độ ban đầu (mg/l) pH

Liều lượng

chất hấp

phụ (g)

Thời gian (phút)

Tốc độ vòng quay (vòng/ phút)

❖ Metylen xanh:

- Năm 2009, nhóm nghiên cứu Jianlong Li đã sử dụng vỏ bưởi được biến tính bởi

NaOH để hấp phụ metylen xanh Kết quả nghiên cứu được tóm tắt ở bảng 1.11 [32]

B ảng 1 11: Kết quả vỏ bưởi hấp phụ metylen xanh trong dung dịch Cđ= 300 mg/l

V ỏ bưởi

hấp phụ (%)

Nồng độ ban đầu (mg/l)

pH Liều lượng

chất hấp phụ (g)

Thời gian (phút)

Nhiệt độ (oC)

Vỏ bưởi xử lý

- Tháng 12/2015, nhóm nghiên cứu Koninika Tanzim, M Z Abedin đã sử dụng vỏ

bưởi để hấp phụ metylen xanh Kết quả nghiên cứu được tóm tắt ở bảng 1.12 [18]

B ảng 1 12: Kết quả vỏ bưởi hấp phụ metylen xanh trong dung dịch Cđ= 100 mg/l

Liều lượng

chất hấp

phụ (g)

Thời gian (phút) Nhiệt độ

(oC) Metylen

❖ Xử lý nước nhiễm dầu:

- Năm 2015, nhóm tác giả Wenbo Chai, Xiaoyan Liu, Junchen Zou, Xinying Zhang,

Beibei Li, Tiantian Yin đã sử dụng vỏ bưởi được xử lý bề mặt với anhydride và styrene

làm chất hấp phụ để loại bỏ ô nhiễm dầu Quy trình biến tính: vỏ bưởi sau khi thu thập về

được rửa bằng nước cất nhiều lần để loại bỏ bụi bẩm, sau đó đem đi sấy khô trong lò ở

60 oC đến khối lượng không đổi Lấy phần cùi trắng bỏ phần vỏ bên ngoài rồi sau đó

nghiền thành hạt và sàng lọc ở kích thước 0,25 đến 1,00 mm Sau đó đem đi sấy khô ở 60

oC trong 48 giờ và được bảo quản để sử dụng Kết quả hấp phụ đạt 18,9 g/g đối với vỏ

bưởi được xử lý bằng anhydrid và 26,36 g/g đối với vỏ bưởi được xử lý bằng styren [17]

- Năm 2015, nhóm tác giả Junchen Zou, Wenbo Chai, Xiaoyan Liu, Beibei Li,

Xinying Zhang & Tiantian Yin đã sử dụng vỏ bưởi từ tính như một chất hấp phụ mới làm

nguyên liệu cho nước bị ô nhiễm dầu Các tác giả đã nghiên cứu động học hấp phụ và cân

bằng diesel từ dung dịch nước trên vỏ bưởi đã được xử lý theo một quy trình hàng loạt

Các nghiên cứu cho thấy hệ số tương quan tốt đối với mô hình động học đẳng nhiệt

Freundlich Kết quả cho ra khả năng hấp phụ tối đa của vỏ bưởi là 27,98 g/g [19]

1.9 Các phương pháp phân tích – xác định chỉ tiêu nước thải

1.9.1 Phương pháp quan sát kính hiển vi điện tử quét SEM

Kính hiển vi điện tử quét (tiếng Anh: Scanning Electron Microscope, viết tắt là

SEM), là một loại kính hiển vi điện tử có thể tạo ra ảnh với độ phân giải cao của bề mặt

mẫu vật bằng cách sử dụng một chùm điện tử (chùm các electron) hẹp quét trên bề mặt

mẫu Việc tạo ảnh của mẫu vật được thực hiện thông qua việc ghi nhận và phân tích các

bức xạ phát ra từ tương tác của chùm điện tử với bề mặt mẫu vật

1.9.2 Phương pháp hấp phụ đẳng nhiệt (BET)

BET (Brunauer – Emmett – Teller) lý thuyết nhằm giải thích hấp phụ vật lý của

phân tử khí trên bề mặt vững chắc và là cơ sở cho kỹ thuật phân tích quan trọng để đo

diện tích bề mặt riêng của vật liệu

Diện tích bề mặt của vật liệu thường được xác định bằng phân tích BET đường hấp

phụ đẳng nhiệt khí N2 ở - 196 °C, nhưng đôi khi có thể sử dụng các đầu đo với khí hấp

phụ khác Kích thước lỗ xốp trong khoảng meso đến microporous (đường kính trong

khoảng 0 - 500 Å) được xác định bằng phân tích BJH hoặc DA đường hấp phụ đẳng nhiệt

khí N2 ở - 196 °C hoặc đường hấp phụ đẳng nhiệt khí CO2 ở - 10 °C nhằm nâng cao độ

phân giải trong khoảng micropore

1.9.3 Phương pháp phổ hồng ngoại IR

Phổ hồng ngoại là phương pháp đo sự hấp thụ bức xạ hồng ngoại (IR) khi nó đi qua

một lớp chất cần thử, ở các số sóng khác nhau vùng bức xạ hồng ngoại sử dụng trong các

máy quang phổ IR thường là 600 cm-1– 400 cm-1, các máy hiện nay có thể mở rộng vùng

bức xạ (100 cm-1 – 10000 cm-1)

Trong phân tử khi có nhóm nguyên tử nào đó hấp phụ năng lượng và thay đổi trạng

thái dao động thì tạo nên một dải hấp thụ trên phổ IR Có mối liên quan giữa nhóm nguyên

tử và dải hấp thụ nên có thể dựa vào sự có mặt của dải hấp phụ để nhận biết một nhóm

chức nào đó Nhiều nhóm chức có các dải phổ hấp thụ đặc trưng, đây là cơ sở của việc

phân tích cấu trúc IR Việc xác định được sự có mặt của các nhóm chức trong phân tử

giúp chúng ta có thể dùng phổ hồng ngoại IR để định tính một chất

1.9.4 Phương pháp đo quang phổ hấp phụ Uv – Vis

Phương pháp đo quang phổ hấp thụ nguyên tử UV-VIS dựa vào hiệu ứng hấp thụ

xảy ra khi phân tử vật chất tương tác với bức xạ điện từ Bước sóng được sử dụng từ 200

đến 800 nm Hiện tượng bức xạ điện từ tuân theo định luật Lamber-Beer

Nguyên tắc của phương pháp là dựa trên sự tạo phức mầu của các ion với thuốc

thử Nồng độ của các ion trong phức thay đổi sẽ tạo ra màu khác nhau, dẫn đến độ hấp

thụ quang khác nhau Độ hấp thụ quang được xác định theo định luật Lamber-Beer

theo phương trình:

A = Ɛ.l.C Trong đó:

Ɛ: Hệ số hấp thụ phụ thuộc vào bản chất màu và bước sóng của ánh sáng tới

l: Chiều dày của cu vét

C: Nồng độ chất phân tích

Khi l và Ɛ không đổi, độ hấp thụ quang phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ Vì vậy,

khi xây dựng được đường chuẩn biểu thị mối quan hệ giữa độ hấp thụ và nồng độ C trong

từng trường hợp cụ thể sẽ dễ dàng xác định được nồng độ chưa biết của một chất thông

qua độ hấp thụ quang Giới hạn phát hiện của phương pháp cỡ 10-5M – 10-6M

1.9.5 Phương pháp xác định pH

Chúng ta cần biết pH là chỉ số xác định tính chất hóa học của dung dịch, với nước

là chỉ số đo hoạt động của các ion Hydro (H+) trong nước Thang đo pH được chia từ 0 –

14, nước trung tính có chỉ số pH = 7, nước có nồng độ pH < 7 được gọi là nước có tính

axit, pH > 7 là nước có tính kiềm

Đo nồng độ pH có trong đất, nước, mẫu thí nghiệm… là việc làm phổ biến hiện nay

bởi nồng độ pH có tác động trực tiếp đến sự sinh trưởng và phát triển của sinh vật, ảnh

hưởng đến sức khỏe con người cũng như là công việc thường xuyên tại các phòng y tế,

thí nghiệm hiện nay Tính đến hiện tại, có 3 phương pháp xác định độ pH được sử dụng

phổ biến nhất gồm sử dụng quỳ tím, sử dụng máy đo độ pH và sử dụng chất chỉ thị màu

1.9.6 Phương pháp đo góc thấm ướt (contact – angle)

Góc tiếp xúc thông thường được đánh giá thông qua chất lỏng, nơi chất lỏng trên bề

mặt chất rắn trong môi trường không khí hay trong môi trường chất lỏng khác…

Khả năng thấm ướt là khả năng loang ra của một chất lỏng trên bề mặt rắn, chẳng

hạn như bề mặt nhựa dùng để in Nước được đổ lên bề mặt vật liệu thấm ướt sẽ trải ra

thành một lớp mỏng, khi trên bề mặt không thấm ướt thì nước tụ lại thành giọt Góc tạo

ra giữa bề mặt giọt chất lỏng và bề mặt vật liệu (góc tiếp xúc) cho biết khả năng thấm ướt

Máy đo góc tiếp xúc: xác định góc tiếp xúc chất lỏng trên bề mặt chất rắn (hoặc sức

căng bề mặt của chất lỏng) trong môi trường không khí hay môi trường chất lỏng khác

Máy đo góc tiếp xúc có khả năng xác đinh khả năng thấm ướt của bề mặt rắn,

năng lượng tự do, năng lượng của bề mặt chất rắn và các thành phần khác…

muỗng cân

Phục vụ trong quá trình thí nghiệm

Thi ết bị

Máy lọc chân không Lọc mẫu sau khi hấp phụ

Máy đo quang UV- Vis Đo nồng độ mẫu sau khi hấp phụ Máy đo SEM Đo cấu trúc bề mặt của vật liệu Máy đo Contact - angle Đo góc thấm ướt của vật liệu

2.1.2 Hóa chất

Hóa chất được sử dụng trong nghiên cứu này được thống kê như ở bảng 2.2