Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ứng dụng vỏ bưởi trong xử lý môi trường đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

Thực trạng sử dụng phế phẩm nông nghiệp ở Việt Nam

Số lượng phế thải nông nghiệp tại Việt Nam hiện nay vẫn là một vấn đề nghiêm trọng, với các loại chất thải sinh khối như vỏ trấu, cà phê, bã mía, vỏ bưởi, vỏ chuối và xơ dừa ngày càng gia tăng do sự mở rộng diện tích canh tác và năng suất cây trồng Chẳng hạn, sản lượng trấu thu gom ở đồng bằng sông Cửu Long ước đạt từ 1,4 đến 1,6 triệu tấn, trong khi tổng sản lượng phế thải sinh khối từ cây cà phê khoảng 0,3 đến 0,5 triệu tấn Đặc biệt, khoảng 10 – 15% tổng lượng bã mía từ các nhà máy đường hiện vẫn chưa được sử dụng, gây lãng phí nguồn tài nguyên quý giá này.

TS Tống Thị Minh Thu Trang 4

Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu

Khoa CNKT-NNCNC Báo cáo đề tài NCKH ônhiễm môi trường, vừa không được tận dụng Một phần nhỏ trong số đó được sử dụng

Hấp phụ là phương pháp tách các chất bằng cách cho các cấu tử hỗn hợp lỏng hoặc khí bám vào bề mặt của chất rắn xốp có chứa mao quản Chất hấp phụ là vật rắn có khả năng thu hút các chất nằm trong pha lỏng hoặc pha khí Khi hấp phụ xảy ra, dòng pha lỏng hoặc khí sẽ tiếp xúc với chất hấp phụ, dẫn đến sự di chuyển của các chất bị hấp phụ vào các lỗ mao quản và trên bề mặt của chất rắn xốp Quá trình ngược lại, khi các chất bị hấp phụ được giải phóng, được gọi là quá trình nhả hấp.

Hấp phụ vật lý là quá trình mà các nguyên tử, phân tử hoặc ion liên kết với bề mặt phân chia pha thông qua lực Van der Waals yếu Trong quá trình này, các phân tử của chất bị hấp phụ không tạo thành hợp chất hóa học với chất hấp phụ, mà chỉ ngưng tụ trên bề mặt và được giữ lại nhờ các lực liên kết phân tử yếu như 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 xảy ra khi các phân tử hấp phụ tạo thành hợp chất hóa học với các phân tử bị hấp phụ trên bề mặt phân chia pha, nhờ vào các lực hóa trị mạnh như liên kết ion, liên kết cộng hóa trị và liên kết phối trí Các lực này tạo ra các liên kết bền vững, khiến quá trình hấp phụ hóa học luôn bất thuận nghịch Nhiệt hấp phụ hóa học có thể đạt đến giá trị cao, lên tới 800 kJ/mol.

Khoa CNKT-NNCNC Báo cáo đề tài NCKH

Hấp phụ được phân chia thành hai loại: hấp phụ tĩnh và hấp phụ trong chất lỏng, thường là nước, khi các phân tử chất hấp phụ di chuyển cùng nhau Để thực hiện quá trình này, cần cho chất hấp phụ vào nước và khuấy trong thời gian đủ để đạt trạng thái cân bằng, tức là nồng độ cân bằng Sau đó, tiến hành lắng hoặc lọc để giữ lại chất hấp phụ và tách nước ra.

Hấp phụ trong điều kiện động xảy ra khi có sự chuyển động tương đối giữa các phân tử nước và phân tử chất hấp phụ Để thực hiện quá trình này, nước được lọc qua lớp vật liệu hấp phụ.

Các chất hấp phụ phổ biến bao gồm than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagel, keo nhôm, và một số chất thải công nghiệp như xỉ tro và xỉ mạt sắt, trong đó than hoạt tính là lựa chọn được ưa chuộng nhất Than hoạt tính có hai dạng: bột và hạt, cả hai đều hiệu quả trong việc hấp phụ Lượng chất hấp phụ cần thiết phụ thuộc vào khả năng hấp phụ của từng loại và hàm lượng chất bẩn trong nước Phương pháp hấp phụ này có khả năng loại bỏ từ 58% đến 95% các chất hữu cơ và màu, bao gồm phenol, ankylbenzen, sulfonic axit, thuốc nhuộm và các hợp chất thơm.

Hiện nay, than hoạt tính được sử dụng để xử lý amoni trong nước thải, đặc biệt là nước thải sau xử lý sinh học Bột than hoạt tính được cho vào bể tiếp xúc với nước thải, sau đó lắng hoặc lọc, thường cần thêm chất trợ lắng do kích thước mịn của nó Ngoài ra, bột than hoạt tính cũng được đưa vào bể aeroten để loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan Mặc dù có thể tái sinh than hoạt tính sau khi sử dụng, nhưng phương pháp hiệu quả vẫn chưa được tìm ra Đối với than hoạt tính dạng hạt, quá trình tái sinh diễn ra trong lò đốt để oxy hóa các chất hữu cơ, tuy nhiên, trong quá trình này, khoảng 5-10% hạt than bị phá hủy và cần phải thay thế bằng hạt mới.

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

Trấu là một loại chất thải khó tái chế, đồng thời cũng là vật liệu khó cháy và khó phân hủy trong môi trường Hiện nay, lượng trấu được sử dụng vẫn còn rất hạn chế so với khối lượng lớn trấu thải ra môi trường mỗi năm.

Trấu, lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa, được tách ra trong quá trình xay xát Vỏ trấu chứa khoảng 75% chất hữu cơ dễ bay hơi, cháy trong quá trình đốt, trong khi khoảng 25% còn lại chuyển thành tro.

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.

Vỏ trấu không chỉ được sử dụng trong các ứng dụng thông thường mà còn có nhiều công dụng khác như làm thiết bị cách nhiệt, sản xuất các sản phẩm mỹ nghệ, làm chất độn, giá thể trong sản xuất nấm, và dùng để đánh bóng các vật thể kim loại Bên cạnh đó, tro trấu cũng có thể được sử dụng làm phân bón hữu ích cho cây trồng.

• Các công trình nghiên cứu

Vào năm 2003, nhóm tác giả Lê Văn Cát và Trần Thị Kim Thoa đã phát triển than từ vỏ trấu để hấp phụ P-nitrophenol Quy trình chế tạo than trấu được thực hiện bằng phương pháp nhiệt phân yếm khí ở nhiệt độ từ 500 đến 900 độ C trong khoảng thời gian từ 1 đến 3 giờ, với tác nhân hoạt hóa là sô.

Khoa CNKT-NNCNC đã thực hiện nghiên cứu khoa học về việc tẩm trấu với hàm lượng từ 0 đến 30% Sản phẩm than sau khi được rửa sạch cho thấy kết quả hấp phụ tuân theo phương trình đẳng nhiệt Freundlich, với giá trị n cao nhất đạt 2.735 Quá trình trộn diễn ra trong 1 giờ ở nhiệt độ phòng, sau đó phần vỏ trấu được cho vào nước cất và khuấy trộn đều.

Quá trình xử lý vỏ trấu bắt đầu bằng việc để ở nhiệt độ phòng trong 45 phút và lặp lại cho đến khi hết kiềm Sau đó, vỏ trấu được ngâm trong axit xitric 0.6 M trong 12 giờ ở 70 o C Sau khi lọc, phần vỏ trấu được sấy khô ở nhiệt độ 110 o C và rửa sạch để loại bỏ axit, tiếp tục sấy khô ở 80 o C trong 3 giờ Kết quả hấp phụ được mô tả theo mô hình Langmuir với giá trị q max đạt 30.8 mg/g.

Các loại vật liệu hấp phụ từ phế phẩm sinh học

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.

Trấu là một loại chất thải khó tái chế, đồng thời cũng là vật liệu có tính khó cháy và khó phân hủy trong môi trường Mặc dù mỗi năm có một lượng lớn trấu được thải ra, nhưng việc sử dụng trấu vẫn còn rất hạn chế.

Trấu, lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa, được tách ra trong quá trình xay xát Trong trấu, khoảng 75% chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ cháy khi đốt, trong khi 25% còn lại chuyển thành tro.

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.

Vỏ trấu không chỉ được sử dụng trong các ứng dụng thông thường mà còn có nhiều công dụng khác như làm thiết bị cách nhiệt, sản xuất các sản phẩm mỹ nghệ, làm chất độn và giá thể trong sản xuất nấm Ngoài ra, tro trấu còn có thể được dùng để đánh bóng các vật thể kim loại và làm phân bón hiệu quả.

Vào năm 2003, nhóm tác giả Lê Văn Cát và Trần Thị Kim Thoa đã nghiên cứu và chế tạo than từ vỏ trấu để hấp phụ P-nitrophenol Quá trình chế tạo than trấu được thực hiện bằng phương pháp nhiệt phân yếm khí ở nhiệt độ từ 500 đến 900 độ C trong thời gian từ 1 đến 3 giờ, với tác nhân hoạt hóa là sô.

Khoa CNKT-NNCNC đã thực hiện nghiên cứu về việc tẩm trấu với hàm lượng từ 0 đến 30% Sản phẩm than được rửa sạch và kết quả hấp phụ tuân theo phương trình đẳng nhiệt Freundlich, với giá trị n cao nhất đạt 2.735 Quá trình trộn diễn ra trong 1 giờ ở nhiệt độ phòng, sau đó vỏ trấu được cho vào nước cất và khuấy trộn.

Quá trình xử lý vỏ trấu diễn ra trong 45 phút ở nhiệt độ phòng và được lặp lại cho đến khi hết kiềm Sau đó, vỏ trấu được ngâm trong axit xitric 0.6 M trong 12 giờ ở 70 o C, rồi lọc và sấy khô ở 110 o C Để loại bỏ hoàn toàn axit, vỏ trấu được rửa sạch trên phễu lọc và tiếp tục sấy khô ở 80 o C trong 3 giờ Kết quả hấp phụ được xác định theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir với giá trị q max đạt 30.8 mg/g.

Vào năm 2007, nhóm tác giả Đỗ Quang Huy, Đàm Quốc Khanh, Nghiêm Xuân Trường và Nguyễn Đức Huệ đã phát triển một loại vật liệu hấp phụ từ tro than bay để ứng dụng trong phân tích môi trường Tro than bay được xử lý bằng dung dịch kiềm 3,5M, cho phép nó hoạt động hiệu quả như một chất hấp phụ Cụ thể, 0,5 g của vật liệu hấp phụ này đã được sử dụng trong cột sắc ký kích thước 300 mm x 6 mm để thử nghiệm tách hỗn hợp M 1.

Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu được sử dụng có khả năng làm giàu và tách hiệu quả các chất cần phân tích Độ thu hồi của chất phân tích từ hỗn hợp M1 đạt từ 83,3% đến 89,5%, trong khi hỗn hợp M2 có độ thu hồi từ 51,28% đến 93,75%.

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

Cu 2+ và Zn 2+ có thể được tách ra khỏi nước bằng vật liệu SiO2 được chiết xuất từ vỏ trấu Quy trình biến tính bắt đầu bằng việc rửa sạch vỏ trấu, sau đó nung ở nhiệt độ 800 °C để tạo ra tro trấu Tiếp theo, thêm dung dịch NaOH 5 M và đun nóng, sau đó lọc và rửa sạch Cuối cùng, thêm dung dịch HCl 4 M để tạo ra dung dịch dạng gel, và hỗn hợp này sẽ được sấy khô.

Nhiệt độ 100 oC tạo ra SiO2.nH2O, sau đó nung SiO2.nH2O để thu được SiO2 Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir mô tả kết quả hấp phụ, với dung lượng hấp phụ cực đại q max cho Cu2+ là 1.787 mg/g và cho Zn2+ là 1.826 mg/g.

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

Tân, Phạm Thị Bích Thảo, Nguyễn Thị Kim Chi, Lê Văn Nhạn, Nguyễn Trọng Tuân và Trịnh Xuân Anh đã nghiên cứu và tổng hợp hạt nano SiO2 từ tro vỏ trấu bằng phương pháp kết tủa Quy trình bắt đầu bằng việc rửa sạch và phơi khô vỏ trấu, sau đó nung ở nhiệt độ 500 độ C Kết quả cho thấy các hạt nano SiO2 thu được có cấu trúc vô định hình với kích thước trung bình khoảng 15nm.

Việt Nam có ngành mía đường phát triển, với các nhà máy đường thải ra lượng lớn bã mía hàng năm, chiếm khoảng 26,8 – 32% lượng mía ép Bã mía khô chứa 34,5% xenlulozơ, 24% hemixenlulozơ và 22 – 25% lignin, các thành phần hữu cơ này có khả năng biến đổi để tạo ra các tâm hấp phụ, giúp hấp phụ cation kim loại nặng.

- 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.

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

Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên, do Thúy thực hiện, đã nghiên cứu khả năng hấp phụ metylen xanh trong dung dịch nước bằng các vật liệu hấp phụ từ bã mía Kết quả nghiên cứu được trình bày chi tiết trong bảng 1.1.

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

Bã mía đã qua xử lý bằng Fomadehit

- 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]

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

Năm 2016, nhóm tác giả P.Iyshwarya và R.G.Ramya Gayathri từ Ấn Độ đã tiến hành nghiên cứu về việc sử dụng bã mía để loại bỏ ion sắt trong nước uống Kết quả nghiên cứu này được tóm tắt trong bảng 1.3 [9]

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

1.4.3 Bã cà phê 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]

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

Ô nhiễm nước thải từ làng nghề dệt nhuộm tại Việt Nam chủ yếu xuất phát từ quy mô nhỏ và công nghệ lạc hậu, dẫn đến việc phát triển tự phát và không đồng bộ Hệ thống xử lý nước thải chưa được đầu tư bài bản do chi phí cao và thiếu hiểu biết của người dân về tác hại của nước thải dệt nhuộm đối với sức khỏe cộng đồng.

1.5.2 Nguồn gốc phát sinh nước thải dệt nhuộm

Ngành dệt nhuộm tiêu thụ lượng nước lớn và phát sinh nước thải từ nhiều công đoạn sản xuất khác nhau, tùy thuộc vào từng loại sản phẩm Nước thải trong ngành này thường có pH, nhiệt độ, COD cao và độ màu lớn Do đó, cần áp dụng các biện pháp hiệu quả để quản lý và xử lý nước thải một cách triệt để.

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

Hầu hết các phẩm nhuộm đều có độc tính, và một số loại có khả năng gây ung thư Trong đó, thuốc nhuộm azo là nhóm phổ biến nhất trong ngành tẩy nhuộm, chiếm khoảng 65% tổng số loại phẩm nhuộm.

[H 2 N - - NH 2 ] 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) là một trong những chất ô nhiễm không khí hàng đầu, được biết đến với đặc điểm là khí không màu, không cháy, có mùi hăng cay và vị chua giống như 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 (CO2) được coi là không độc hại đối với con người và là một chất gây ngạt đơn thuần Tuy nhiên, thực tế cho thấy CO2 là nguyên nhân gây ra nhiều tai nạn chết người trên toàn cầu, bao gồm cả Việt Nam.

- Hỗn hợp khí NO x : Có tất cả 6 loại nitơ oxit: N 2 O, NO, NO 2 , N 2 O 3 N 2 O 4 ,

Trong đó, N 2 O đóng vai trò quan trọng trong các vấn đề ô nhiễm không khí NO 2 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 nước thải được thực hiện bằng cách trộn dòng thải axit với dòng thải kiềm hoặc sử dụng hóa chất như H2SO4, HCl, NaOH, CO2, thường được kết hợp trong bể điều hòa hoặc bể thu gom Phương pháp keo tụ là một trong những phương pháp phổ biến để xử lý nước thải dệt nhuộm, sử dụng các loại phèn nhôm, phèn sắt và sữa vôi như sunfat sắt, sunfat nhôm hoặc hỗn hợp của chúng với hydroxyt canxi Ca(OH)2 nhằm khử màu và giảm COD Hiệu quả của sunfat sắt (II) đạt tốt nhất ở pH = 10, trong khi sunfat nhôm hiệu quả nhất ở 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 hoạt động của phèn là tạo ra các bông hydroxyt, giúp hấp phụ các chất màu và chất khó phân hủy sinh học Những bông cặn này lắng xuống, hình thành bùn Để tăng cường hiệu quả keo tụ và tạo bông, người ta thường bổ sung các 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 là giải pháp hiệu quả để xử lý các chất không phân hủy sinh học và các hợp chất hữu cơ khó xử lý bằng biện pháp sinh học Phương pháp này đặc biệt hữu ích trong việc khử màu nước thải chứa thuốc nhuộm hòa tan và thuốc nhuộm hoạt tính, dựa trên cơ chế hấp phụ chất tan lên bề mặt của chất rắn (chất hấp phụ).

Do cấu trúc hóa học của thuốc nhuộm, việc khử màu nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp oxy hóa cần sử dụng chất oxy hóa mạnh Ozon là chất oxy hóa phổ biến hiện nay, có khả năng khử màu hiệu quả, đặc biệt cho nước thải chứa thuốc nhuộm hoạt tính Để khử màu 1g thuốc nhuộm hoạt tính, cần 0.5g O3 Phương pháp màng cũng được áp dụng trong quá trình này.

Phương pháp màng được sử dụng trong xử lý nước thải ngành dệt nhuộm nhằm thu hồi hóa chất để tái sử dụng, bao gồm tinh bột PVA, thuốc nhuộm indigo, muối và các loại thuốc nhuộm khác Quá trình lọc màng hoạt động dựa trên sự chênh lệch áp suất giữa hai phía của màng.

Nước thải dệt nhuộm chủ yếu chứa các chất có khả năng phân hủy sinh học, nhưng cũng có thể chứa các chất độc hại như kim loại nặng, formandehit và các hợp chất khó phân hủy như chất tẩy rửa và dầu khoáng Vì vậy, trước khi tiến hành xử lý sinh học, cần thiết phải loại bỏ các chất độc hại và giảm thiểu tỷ lệ các hợp chất khó phân hủy thông qua các phương pháp xử lý cục bộ.

Tổng quan về tràn dầu

Sự cố tràn dầu là hiện tượng thất thoát lớn dầu ra môi trường, gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho con người, các hệ sinh thái và hoạt động kinh tế - xã hội.

Tràn dầu thường xảy ra trong các hoạt động liên quan đến dầu như tìm kiếm, thăm dò, khai thác, vận chuyển và chế biến Nguyên nhân chính của các vụ tràn dầu thường là do rò rỉ hoặc vỡ đường ống và bể chứa, cũng như các tai nạn như đâm va tàu, đắm tàu, và sự cố tại các dàn khoan dầu khí Ngoài ra, tràn dầu cũng có thể xảy ra do rò rỉ tự nhiên từ các cấu trúc địa chất chứa dầu dưới đáy biển, thường do các hoạt động của vỏ trái đất như động đất.

Dầu tràn chủ yếu xảy ra trên biển và ven biển, ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến sinh vật biển, hệ sinh thái và các hoạt động như bảo tồn, du lịch, nghỉ dưỡng, nuôi trồng thủy sản và làm muối Việc dầu lan trên biển và dạt vào bờ trong thời gian dài mà không được thu gom sẽ dẫn đến sự suy giảm số lượng sinh vật, gây thiệt hại nghiêm trọng 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 tại, việc xác định vị trí dầu tràn và khắc phục sự cố ô nhiễm dầu tại Việt Nam gặp nhiều khó khăn do hạn chế về cơ sở pháp luật cũng như thiếu thốn trang thiết bị và phương tiện kỹ thuật chuyên dụng.

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

Từ năm 1989 đến nay, Việt Nam đã ghi nhận hơn 100 vụ tràn dầu do tai nạn hàng hải, với lượng dầu tràn từ vài chục đến hàng trăm tấn, chủ yếu xảy ra từ tháng 3 đến tháng 6 Một sự cố điển hình là vụ tràn dầu của tàu Formosa One vào năm 2001 tại vịnh Gành Rái, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, khi tàu này không tuân thủ chỉ dẫn của Cảng vụ Vũng Tàu và đã đâm vào tàu Petrolimex-01, dẫn đến việc tràn đổ khoảng 900 m³ (tương đương 750 tấn) dầu DO.

Vào năm 2003, sự cố tràn dầu tàu Hồng Anh đã xảy ra do sóng lớn khiến tàu bị đắm tại vịnh Gành Rái, dẫn đến khoảng 100 tấn dầu FO bị tràn Sự cố này đã tác động nghiêm trọng đến rừng phòng hộ Cần Giờ và các khu vực nuôi trồng thủy sản Tổng thiệt hại về kinh tế và môi trường ước tính lên tới hàng chục tỷ đồng.

Vào đêm 23/12/2007, một vụ va chạm giữa hai tàu chở hàng xảy ra trên vùng biển cách mũi Ba Làng An, xã Bình Châu, huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi khoảng 3 hải lý Sự cố này đã khiến hơn 170 m³ dầu diesel tràn ra biển, đánh dấu lần đầu tiên xảy ra tai nạn giữa hai tàu chở hàng có trọng tải lớn tại khu vực biển Quảng Ngãi.

Trong chiến tranh vùng Vịnh năm 1991, quân đội Iraq đã mở van giếng dầu và phá hủy đường ống dẫn dầu khi rút khỏi Kuwait, nhằm cản trở quân đội Mỹ Hậu quả là một lượng dầu khổng lồ, ước tính khoảng 240 triệu gallon dầu thô, đã tràn ra Vịnh Ba Tư, tạo thành một vùng dầu loang có diện tích tương đương với đảo Hawaii.

Vào tháng Sáu năm 1979, một giếng dầu ở Vịnh Campeche đã xảy ra vụ nổ lớn, dẫn đến sự cố tràn dầu nghiêm trọng Trong vòng 10 tháng tiếp theo, khoảng 140 triệu gallons dầu đã tràn ra Vịnh Mexico, gây ra ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường biển.

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

Vào tháng 7 năm 1979, hai tàu chở dầu lớn đã va chạm tại vùng biển Caribbean gần Tobago, dẫn đến một vụ tràn dầu nghiêm trọng Cú va chạm khiến cả hai tàu bị hư hỏng, bắt đầu rò rỉ dầu và bốc cháy Trong khi ngọn lửa trên tàu Aegean Captain được kiểm soát và tàu được đưa đến Curacao để bảo vệ các thùng dầu, tàu Atlantic Empress lại không may mắn Tàu này đã bốc cháy, được hướng ra biển và phát nổ cách bờ biển 300 hải lý, khiến toàn bộ thuyền viên thiệt mạng và khoảng 90 triệu gallon dầu tràn ra biển.

1.6.2 Các phương pháp xử lý dầu tràn

Khi xảy ra sự cố tràn dầu, cần thực hiện các biện pháp nhằm giảm thiểu tác động xấu đến môi trường Việc thu hồi dầu trên mặt nước có thể được thực hiện bằng cách sử dụng phao quay nổi (boom) và thiết bị hút dầu (skimmers) Đối với dầu trên bờ, có thể áp dụng các thiết bị xúc bốc để thu gom vật liệu bị nhiễm dầu hoặc sử dụng các vật liệu thấm dầu Đồng thời, việc sử dụng phao quây để khoanh vùng và ngăn chặn dầu lan rộng cũng rất quan trọng, giúp hút và tái chế dầu hiệu quả.

Phân tán dầu trên biển có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các chất học như chất phân tán, chất hoạt động bề mặt và các chất keo tụ Ngoài ra, việc đốt dầu tại chỗ hoặc chuyển dầu đến vị trí khác để xử lý cũng là những phương pháp hiệu quả Việc sử dụng hóa chất để kết tủa hoặc trung hòa dầu tràn thường được thực hiện bằng các phương tiện như trực thăng, nhằm đảm bảo xử lý trên diện rộng.

Sử dụng chế phẩm vi sinh để kích thích sự phát triển của vi sinh vật phân hủy dầu, giúp tận dụng nguồn hydrocacbon trong dầu làm nguồn carbon duy nhất Các sản phẩm phân hủy hydrocarbon từ vi sinh vật cũng cung cấp cơ chất cho sự phát triển của các vi sinh vật khác Phương pháp sinh học hiện nay được coi là cách xử lý dầu tràn hiệu quả và an toàn nhất cho môi trường.

1.6.3 Vật liệu xử lý dầu tràn

Nguyên liệu chính để sản xuất vật liệu xốp hấp thụ dầu là sợi nano xenluloza (NFC), được chiết xuất từ các nguồn chứa xenluloza như bột gạo, phụ phẩm nông nghiệp và vật liệu phế thải Quá trình sản xuất bao gồm nhào trộn nguyên liệu với nước, ép qua đầu phun hẹp ở áp suất cao để tạo gel, sau đó đông khô gel để tạo thành miếng xốp từ các sợi nano xenluloza dài liên kết với nhau Mặc dù vật liệu này có khả năng hấp thụ cả nước và dầu, nhưng để tối ưu hóa hiệu quả xử lý dầu tràn, các nhà nghiên cứu đã biến đổi tính chất hóa học của nano xenluloza bằng cách bổ sung alkoxysilan, giúp miếng xốp chỉ hút các chất dầu nhờn, không còn ưa nước.

Kết quả từ khảo sát trong phòng thí nghiệm cho thấy xốp nano xenluloza đã qua xử lý có khả năng hấp thụ nhanh chóng nhiều loại chất lỏng như dầu động cơ, dầu silicon, etanol, aceton và cloroform NFC xử lý bằng silan sở hữu những đặc tính mong muốn, bao gồm khả năng hấp thụ tốt, nổi trên mặt nước ngay cả khi đã bão hòa hoàn toàn, và khả năng tự phân hủy sinh học.

Chất hoạt động bề mặt

Surfactants, also known as surface active agents, are compounds that reduce surface tension between two liquids or between a liquid and a solid.

1.7.2 Thành phần và cấu trúc

Chất hoạt động bề mặt là các phân tử có cấu trúc bao gồm cả phần ưa nước (hydrophilic) và phần kỵ nước (hydrophobic) Điều này khiến cho chất hoạt động bề mặt có khả năng bao gồm cả phần tan trong nước và phần không tan trong nước.

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

Ankyl là một nhóm mạch ankal, có thể là mạch thẳng hoặc có vòng clo hay benzen Phần ưa nước của các hợp chất này thường là các nhóm ion hoặc non-ionic, bao gồm các nhóm phân cực mạnh như cacboxyl (COO-), hydroxyl (-OH), amin (-NH2) và sulfat (-OSO3).

1.7.3 Các chất hoạt động thường dùng

Tính ưa, kỵ nước của chất hoạt động bề mặt được xác định bởi chỉ số HLB (hydrophilic lipophilic balance), với giá trị từ 0 đến 40 Chỉ số HLB cao cho thấy khả năng hòa tan tốt trong nước, trong khi chỉ số HLB thấp cho thấy khả năng hòa tan tốt hơn trong các dung môi không phân cực như dầu.

Trong ngành công nghiệp, chất hoạt động bề mặt được chia thành bốn nhóm chính: anionic, cationic, lưỡng tính và non-ionic Trong số đó, anionic và non-ionic là hai loại chủ yếu được sử dụng trong chất tẩy rửa bề mặt kim loại nhờ vào các đặc tính nổi bật của chúng.

Chất hoạt động bề mặt anionic là những hợp chất khi hòa tan trong nước sẽ phân ly thành ion âm, với nhóm ưa nước kết nối với nhóm kỵ nước qua liên kết cộng hóa trị Chúng có khả năng hoạt động bề mặt mạnh mẽ, khả năng hòa tan dầu cao và tạo bọt lớn, nhưng độ bền của bọt lại thấp Tuy nhiên, các chất này có thể bị thụ động hóa trong môi trường nước cứng và khi tiếp xúc với các ion kim loại nặng Chính vì vậy, chất hoạt động bề mặt anionic được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm tẩy rửa.

Chất hoạt động bề mặt không ion hóa (non-ionic) là các hợp chất có nhóm phân cực không bị ion hóa trong dung dịch nước, với phần ưa nước chứa các nguyên tử oxy, nitơ hoặc lưu huỳnh Sự hòa tan của chúng phụ thuộc vào các liên kết hydro giữa phân tử nước và phần phân cực như nhóm ancol và este Phần kỵ nước của chúng là mạch hydrocacbon dài, không tích điện và ít bị ảnh hưởng bởi nước cứng cũng như pH môi trường Mặc dù vậy, chúng vẫn có khả năng tạo phức với các ion kim loại nặng, nhẹ nhàng với da, lấy dầu ít và tạo bọt kém.

Vỏ bưởi

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

Khoa CNKT-NNCNC đã báo cáo về đề tài nghiên cứu khoa học liên quan đến sự lai tạo giữa các giống bưởi và các loại giống bưởi khác như bưởi đào, bưởi da xanh, bưởi năm roi Những giống bưởi này nổi bật với sức chống chịu tốt và khả năng sinh trưởng mạnh mẽ, thích ứng tốt với các điều kiện sinh trưởng khác nhau ở từng vùng.

Bưởi, có nguồn gốc từ Châu Á và Malaysia, phát triển dọc theo bờ sông Fiji và Friendly Khoảng 100 năm trước công nguyên, bưởi đã được đưa vào Trung Quốc Hạt giống đầu tiên của bưởi được thuyền trưởng Shaddock mang đến Châu Mỹ vào cuối thế kỉ 17, do đó loại quả này còn được gọi là Shaddock.

Bưởi đào chủ yếu được trồng tại xã Thanh Hồng, huyện Thanh Hà, tỉnh Hải Dương, với khoảng 15 hộ gia đình đạt doanh thu hàng trăm triệu đồng từ vườn bưởi Tổng diện tích trồng bưởi tại đây lên tới 130 ha, sản lượng đạt khoảng 1000 tấn mỗi năm (năm 2017).

Bưởi Năm Roi là một trong những giống bưởi ngon và được người tiêu dùng ưa chuộng, mang lại giá trị kinh tế cao Giống bưởi này chủ yếu được trồng tại vùng đồng bằng sông Cửu Long, đặc biệt là tỉnh Vĩnh Long, với tổng diện tích lên tới 9.200 ha Trong đó, 4.500 ha cho sản lượng đạt 31.300 tấn, chiếm 48,6% diện tích và 54,3% sản lượng bưởi Năm Roi toàn quốc.

Bưởi da xanh, đặc sản nổi tiếng của xứ dừa Bến Tre, có nguồn gốc từ ấp Thanh Sơn, xã Thanh Tân, Mỏ Cày, bên kia sông Hàm Luông Tỉnh Bến Tre hiện có hơn 5500 ha bưởi da xanh, trong đó 4200 ha đang cho trái, với sản lượng đạt gần 48000 tấn mỗi năm, đứng đầu khu vực tính đến năm 2017.

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

Khoa CNKT-NNCNC đã báo cáo đề tài NCKH về chế biến các món ăn giải nhiệt mùa hè và khử mùi tanh trong nhà bếp Ngoài việc chiết xuất tinh dầu, vỏ bưởi còn được ứng dụng trong xử lý môi trường, bao gồm xử lý kim loại nặng, nước thải dệt nhuộm và dầu tràn.

1.8.3 Các công trình nghiên cứu

Hiện nay, vỏ bưởi đang được áp dụng trên toàn cầu trong việc xử lý kim loại nặng, metylen xanh và dầu tràn Tuy nhiên, tại Việt Nam, vẫn chưa có nghiên cứu nào về việc sử dụng vỏ bưởi trong lĩnh vực này.

Năm 2012, nhóm tác giả Yuanyuan Pei và Jingyong Liu từ Khoa Khoa học và Kỹ thuật Môi trường, Đại học Công nghệ Quảng Đông, Trung Quốc đã nghiên cứu việc sử dụng vỏ bưởi được kích hoạt bằng ZnCl2 để loại bỏ ion Pb (II) trong dung dịch, với kết quả nghiên cứu được trình bày trong bảng 1.8.

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

Năm 2014, Penpun Tasaso đã nghiên cứu việc sử dụng vỏ bưởi để loại bỏ Cu (II) trong dung dịch, dựa trên các điều kiện tối ưu cho cả vỏ bưởi chưa tách pectin và vỏ bưởi đã tách pectin Kết quả nghiên cứu được trình bày trong bảng 1.9 [22].

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

TS Tống Thị Minh Thu

In 2016, a research team from Mahidol University in Thailand, consisting of Sasiwimol Chanmalee, Pisit Vatanasomboon, and Chaowalit Warodomrungsimun, investigated the use of grapefruit peel for the removal of Pb (II) from solution, with their findings summarized in Table 1.10.

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

- 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]

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

Vỏ bưởi xử lý bằng NaOH

- 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]

TS Tống Thị Minh Thu

❖ Xử lý nước nhiễm dầu:

Năm 2015, nhóm tác giả Wenbo Chai và các cộng sự đã nghiên cứu việc 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 bao gồm việc rửa vỏ bưởi bằng nước cất để loại bỏ bụi, sau đó sấy khô ở 60°C đến khi đạt khối lượng không đổi Phần cùi trắng được giữ lại, trong khi vỏ bên ngoài bị loại bỏ và nghiền thành hạt với kích thước từ 0,25 đến 1,00 mm Sau khi sấy khô ở 60°C trong 48 giờ, sản phẩm được bảo quản để sử dụng Kết quả cho thấy khả năng hấp phụ đạt 18,9 g/g cho vỏ bưởi xử lý bằng anhydride và 26,36 g/g cho vỏ bưởi xử lý bằng styrene.

Năm 2015, nhóm tác giả Junchen Zou và các cộng sự đã nghiên cứu vỏ bưởi từ tính như một chất hấp phụ mới cho nước ô nhiễm dầu Họ đã tiến hành nghiên cứu động học hấp phụ và cân bằng diesel từ dung dịch nước trên vỏ bưởi được xử lý theo quy trình hàng loạt Kết quả cho thấy mô hình động học đẳng nhiệt Freundlich có hệ số tương quan tốt, với khả năng hấp phụ tối đa đạt 27,98 g/g.

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 (SEM) là một thiết bị quang học tiên tiến, cho phép tạo ra hình ảnh với độ phân giải cao về bề mặt của các mẫu vật.

1.9.2 Phương pháp hấp phụ đẳng nhiệt (BET)

Lý thuyết BET (Brunauer – Emmett – Teller) giải thích quá trình hấp phụ vật lý của các phân tử khí trên bề mặt rắn, đồng thời cung cấp nền tảng cho phương pháp phân tích quan trọng trong việc đo diện tích bề mặt riêng của các vật liệu.

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

Khoa CNKT-NNCNC đã tiến hành nghiên cứu đề tài NCKH về phụ đẳng nhiệt khí N2 ở -196 °C, với khả năng sử dụng các đầu đo cho khí hấp phụ khác Kích thước lỗ xốp được xác định trong khoảng meso đến microporous (đường kính từ 0 - 500 Å) thông qua phân tích BJH hoặc DA, sử dụng đường hấp phụ đẳng nhiệt khí N2 ở -196 °C hoặc CO2 ở -10 °C để nâng cao độ phân giải trong khoảng micropore.

1.9.3 Phương pháp phổ hồng ngoại IR

Phương pháp xác định hiệu suất hấp phụ

2.7.1 Phương pháp xác định hiệu suất của metylen xanh

• Tỷ lệ loại bỏ metylen xanh có thể tính theo công thức:

Trong đó: C t – nồng độ dung dịch ở thời điểm t (mg/l).

C o – nồng độ dung dịch ở thời điểm t o (mg/l).

• Lượng hấp phụ ở trạng thái cân bằng được kí hiệu là q e (mg/g) và được tính bằng công thức: q e

Trong đó: C 0 – nồng độ dung dịch ở thời điểm ban đầu (mg/l).

C e – nồng độ dung dịch ở thời điểm cân bằng (mg/l).

V– Thể tích của dung dịch (l).

W– khối lượng chất hấp phụ sử dụng (g).

2.7.2 Phương pháp xác định hiệu suất hấp phụ dầu của vỏ bưởi

Lấy một cốc có thể tích V 1 (ml) có chứa V 2 (ml) nước hoặc (và) V 3 (ml) dầu Quy

Khoa CNKT-NNCNC đã thực hiện báo cáo đề tài NCKH liên quan đến quá trình hấp phụ vỏ bưởi Khối lượng vỏ bưởi ban đầu được xác định là M3, trong khi túi lọc dùng để chứa vỏ bưởi có khối lượng M1 Sau khi nhúng vỏ bưởi vào cốc V1 trong một khoảng thời gian t phút, túi lọc sẽ được lấy ra và chứa lượng vỏ bưởi đã hấp phụ Lượng vỏ bưởi này sẽ được cho vào một túi lọc mới và treo lên trong 15 phút để dầu chảy ra hoàn toàn Cuối cùng, túi lọc sẽ được đặt vào đĩa thủy tinh có khối lượng M2 và gia nhiệt ở 60 độ C trong 2 giờ để loại bỏ nước hấp phụ, đạt được khối lượng không đổi.

M4 là khối lượng hấp phụ sau quá trình gia nhiệt, trong khi M5 đại diện cho khả năng hấp phụ của túi lọc trống sau khi hấp phụ Khả năng hấp phụ cuối cùng được xác định thông qua một công thức cụ thể.

Hình 2 4 Mô hình ngâm, lọc mẫu với dầu diesel

Mô hình ngâm, lọc mẫu với nước cất

Phương pháp xác định hàm lượng muối trong nước biển

Để xác định lượng hấp phụ của vật liệu vỏ bưởi bằng nước biển, cần biết hàm lượng muối trong nước biển, vốn khác nhau theo vùng và thời điểm Chúng tôi đã tiến hành lấy mẫu nước biển tại bãi trước thành phố Vũng Tàu vào bốn thời điểm trong ngày (sáng, trưa, chiều, tối) để xác định hàm lượng muối Sau đó, chúng tôi thử nghiệm khả năng xử lý dầu tràn của vỏ bưởi biến tính nhằm đánh giá hiệu quả hấp phụ ở từng thời điểm.

Để xác định hàm lượng muối, tôi sẽ sử dụng phương pháp sau: Đun 2 lít nước biển ở 90°C trong 10 giờ để bay hơi nước từ từ Khi nước trong nồi gần cạn, tôi sẽ lấy 500 ml ra (khối lượng M1) và cho dung dịch còn lại vào tủ sấy để kết tinh trong 24 giờ Sau khi muối kết tinh và khô đến khối lượng không đổi, tôi sẽ cân được M2 Khối lượng muối được tính theo công thức: muối = M2 - M1.

Hàm lượng % muối được tính theo công thức:

% muối Trong đó: mdd là khối lượng 2 lít nước biển ban đầu (g)

Các phương trình đường đẳng nhiệt hấp phụ metylen xanh

2.9.1 Phương trình đẳng nhiệt Freundlich

Phương trình toán học đầu tiên mô tả quá trình hấp phụ đẳng nhiệt được Freundlich và Küster công bố năm 1894: q e

Trong đó: q e – dung lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/g).

C e – nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/l). k F – hằng số (mg.g -1 (Lmg -1 ) l/n ) là hằng số hấp phụ Freundlich.

Hệ số K F, đặc trưng cho tương tác hấp phụ, có giá trị bằng q e khi C e = 1 Giá trị K F cho phép so sánh khả năng hấp phụ của các hệ thống khác nhau; một giá trị K F lớn cho thấy khả năng hấp phụ cao của hệ đang khảo sát.

Dạng đường thẳng rút ra từ phương trình 2.3 là: lnq

Dựa vào số liệu thực nghiệm dựng đồ thị với trục tung là lnqe và trục hoành là lnCe ta có thể tìm được các hằng số k F và 1/n.

2.9.2 Phương trình đẳng nhiệt Langmuir

Theo Langmuir, bề mặt chất hấp phụ có trường lực hóa trị chưa bão hòa, cho phép hấp phụ chất ở các vị trí này Để xây dựng phương trình hấp phụ, Langmuir đã đưa ra một số giả định quan trọng.

- Các chất bị hấp phụ hình thành một lớp đơn phân tử.

- Năng lượng hấp phụ là đồng nhất.

Sự hấp phụ là một quá trình thuận nghịch, trong đó chất bị hấp phụ có thể rời khỏi bề mặt hấp phụ và chuyển vào pha lỏng Điều này cho phép trung tâm hấp phụ đã giải phóng có khả năng tiếp tục hấp phụ các chất khác.

- Các chất bị hấp phụ chỉ tương tác với bề mặt chất hấp phụ mà không tương tác và ảnh hưởng đến các phân tử bị hấp phụ khác.

Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir:

Có thể chuyển về dạng tuyến tính như sau:

Trong đó: q m - là dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g). q e - là dung lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/g).

C e - là nồng độ chất bị hấp phụ tạ thời điểm cân bằng (mg/l).

K L - là hằng số hấp phụ Langmuir (l/mg) đặc trưng có năng lượng của tâm hấp phụ.

2.9.3 Phương trình đẳng nhiệt Temkin

Phương trình được tính theo công thức sau:

Trong đó: A T - hằng đẳng nhiệt Temkin cân bằng liên tục không đổi (L/g). b T - hằng số đẳng nhiệt Temkin.

R- hằng số khí phổ biến (8.314 J/mol/K).

B- hằng số liên quan đến nhiệt hấp phụ (J/mol).

2.9.4 Mô hình phương trình đẳng nhiệt Dubinin- Radushkevich

Trong đó: q e , q s , K ad , là q e - lượng chất bị hấp phụ trên chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng (mg/g). q s - dung tích bão hòa đẳng nhiệt (mg/g).

K ad - hằng số đẳng nhiệt Dubinin- Radushkevich (mol 2 /KJ 2 ).

- hằng số đẳng nhiệt Dubinin- Radushkevich.

Cách tiếp cận phổ biến để phân biệt giữa vật lý và hấp thụ hóa học của các ion kim loại là dựa vào năng lượng tự do trung bình, E, của mỗi phân tử hấp phụ Năng lượng này được tính toán dựa trên việc loại bỏ một phân tử khỏi vị trí của nó trong không gian hấp phụ đến vô cùng.

Trong đó: B DR - hằng số đẳng nhiệt.

Trong khi đó, tham số có thể được tính như sau:

Nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ, khi dữ liệu hấp phụ ở các nhiệt độ khác nhau được biểu diễn dưới dạng hàm logarit của lượng hấp phụ (lnq e) so với bình phương năng lượng tiềm năng Tất cả dữ liệu này sẽ phù hợp và nằm trên một đường cong chung, được gọi là đường cong đặc trưng.

2.9.5 Phương trình đẳng nhiệt Flory- Huggins

Dạng đẳng tuyến của đẳng nhiệt này được trình bày dưới dạng phương trình:

Trong đó: n- số ion chiếm các vị trí hấp phụ trên hai màng.

K FH - hằng số cân bằng. Θ = (1 − )- mức độ màng bao phủ bề mặt.

C e - nồng độ cân bằng của anion phosphate (mEq/L).

C o - nồng độ ban đầu của anion phosphate (mEq/L).

Phương trình động học hấp phụ của dầu

2.10.1 Phương trình động học hấp phụ bậc 1

Quá trình động học hấp phụ của dầu được thể hiện thông qua phương trình vi phân bậc nhất:

Trong nghiên cứu hấp phụ, qt đại diện cho lượng hấp phụ tại thời điểm t, trong khi qe là lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng Hằng số tốc độ của hệ thứ nhất được ký hiệu là k với đơn vị 1 phút -1 Bằng cách lấy tích phân của phương trình (2.7), chúng ta có thể xác định giới hạn q = 0 tại thời điểm t = 0, dẫn đến biểu thức ln q.

Phương trình (2.8) có thể viết lại: ln (q e

2.10.2 Phương trình động học hấp phụ bậc 2

Mặt khác, sự hấp phụ của dầu cũng được thể hiện ở phương trình vi phân bậc hai: dq dt

Trong đó: k 2 là hằng số tốc độ bậc hai

Tích phân phương trình (2.10), ta được giới hạn q = 0 tại thời điểm t = 0 đưa ra như sau: q e - q q t

Phương pháp xây dựng đường chuẩn (hấp phụ metylen xanh)

Pha một loạt dung dịch chuẩn có nồng độ tăng dần một cách đều đặn (khoảng 5 –

9 mẫu, trong đó có một mẫu nước cất) Các dung dịch chuẩn phải có cùng điều kiện như dung dịch xác định.

Trong nghiên cứu này, nồng độ metylen xanh ban đầu được thiết lập là 100 mg/l với thể tích dung dịch chuẩn là 50 ml Dung dịch chuẩn được pha chế bằng cách thêm một lượng metylen xanh (0; 0.5; 1.0; 1.5; 2.0; 3.0; 5.0 ml) vào bình định mức 50 ml và sau đó bổ sung nước cất đến vạch mức Thể tích metylen xanh cần pha được xác định theo công thức đã được đề ra.

Trong đó: C 1 - Nồng độ metylen xanh ban đầu.

C 2 - Nồng độ dung dịch chuẩn.

V 1 - Dung dịch metylen xanh cần pha.

Dãy dung dịch chuẩn được sử dụng cho các mẫu có nồng độ C sau ≤ 5 mg/l Đối với các mẫu có nồng độ C sau > 5 mg/l, cần pha loãng trước khi đo Kết quả đo sẽ được nhân với hệ số pha loãng để tính toán nồng độ sau khi hấp phụ.

Các phương pháp đo lường, phân tích đặc trưng được sử dụng

Các phương pháp phân tích đặc trưng của vật liệu, mãu thí nghiệm được dùng trong nghiên cứu này là:

BET được thực hiện tại Khoa Công nghệ Vật liệu thuộc Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, có địa chỉ tại số 1 Mạc Đỉnh Chi, Quận 1, Tp Hồ Chí Minh.

FTIR được thực hiện tại phòng hóa nông thuộc Viện Công nghệ Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, địa chỉ số 1 Mạc Đỉnh Chi, Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh.

Mẫu đo góc thấm ướt được thực hiện tại Viện Công nghệ Nano, Thủ Đức, Hồ Chí Minh Để xác định độ hấp thụ quang của dung dịch nghiên cứu, các phép đo phổ UV-VIS đã được tiến hành tại Sở Tài Nguyên-Môi Trường tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu.

Các thí nghiệm đo lường, phân tích khác được thực hiện tại phòng thí nghiệm hóa học trường Đại học Bà Rịa Vũng Tàu.

TS Tống Thị Minh Thu Trang 42 Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu

Định dạng
Số trang	114
Dung lượng	5,56 MB