TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
Thực trạng ô nhiễm môi trường nước ở Việt Nam
Tình trạng quy hoạch các khu đô thị chưa đồng bộ với việc xử lý chất thải và nước thải đang gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng tại các thành phố lớn và khu công nghiệp Việc này cần được khắc phục để đảm bảo môi trường sống bền vững cho cư dân.
❖ Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước
Sự gia tăng dân số nhanh chóng dẫn đến nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt tăng cao, trong khi ý thức bảo vệ môi trường của người dân vẫn còn hạn chế Cơ sở hạ tầng yếu kém và tốc độ đô thị hóa nhanh chóng đã thúc đẩy sự phát triển của các khu công nghiệp, nơi mà các hoạt động sản xuất thải ra lượng lớn hóa chất độc hại chưa qua xử lý Đặc biệt, nhiều khu công nghiệp chưa được trang bị hệ thống xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn, khiến nước thải được xả trực tiếp vào các nguồn nước tự nhiên như sông, suối, ao, hồ, gây ô nhiễm nghiêm trọng Nguồn nước ô nhiễm này còn ảnh hưởng đến mạch nước ngầm, làm ô nhiễm nguồn nước ngầm.
❖ Hậu quá của ô nhiễm nguồn nước [1]
Ô nhiễm nước đang dẫn đến sự gia tăng tỷ lệ tử vong do các bệnh liên quan như viêm màng kết, tiêu chảy và ung thư Đặc biệt, tỷ lệ trẻ em tử vong tại những 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 như thuốc trừ sâu, diệt côn trùng, diệt cỏ, thuốc kích thích tăng trưởng và thuốc bảo quản chứa phốt pho có thể gây ngộ độc, viêm gan và nôn mửa Nếu tiếp xúc lâu dài, những chất này có nguy cơ gây ung thư nghiêm trọng cho các cơ quan nội tạng.
• 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.
Thực trạng sử dụng phế phẩm nông nghiệp ở Việt Nam
Số lượng phế thải nông nghiệp tại Việt Nam hiện nay đang trở thành một vấn nạn nghiêm trọng Các chất phế thải sinh khối như vỏ trấu, cà phê, bã mía, vỏ bưởi, vỏ chuối và xơ dừa là nguồn nguyên liệu lớn, không ngừng gia tăng cùng với sự mở rộng diện tích canh tác và năng suất cây trồng Đặc biệt, sản lượng trấu thu gom được ở đồng bằng sông Cửu Long đạt từ 1,4 - 1,6 triệu tấn, trong khi tổng sản lượng phế thải sinh khối từ cây cà phê lên tới 0,3 - 0,5 triệu tấn Đáng chú ý, khoảng 10 - 15% tổng lượng bã mía từ các nhà máy đường hiện không được sử dụng, dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường.
NCKH hiện nay chưa được khai thác hiệu quả, với chỉ một phần nhỏ được dùng làm nhiên liệu, thức ăn gia súc và phân bón Phần lớn còn lại bị thải ra ao hồ và cống rãnh, gây lãng phí và ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường sinh thái.
Các phương pháp xử lý môi trường và phạm vi ứng dụng
Hấp phụ là phương pháp tách các chất, trong đó các cấu tử trong hỗn hợp lỏng hoặc khí được hấp phụ trên bề mặt của chất rắn xốp Chất hấp phụ là các vật rắn có mao quản, trong khi chất bị hấp phụ tồn tại trong pha lỏng hoặc khí Khi hấp phụ xảy ra, dòng pha lỏng hoặc khí tiếp xúc với chất hấp phụ, dẫn đến chuyển động của các chất bị hấp phụ vào lỗ mao quản và trên bề mặt của chất rắn Quá trình ngược lại được gọi là nhả hấp.
Các nguyên tử bị hấp phụ liên kết với các tiểu phân ở bề mặt phân chia pha thông qua lực liên kết Van der Waals yếu Trong hấp phụ vật lý, các phân tử của chất bị hấp phụ và chất hấp phụ không tạo thành hợp chất hóa học mà chỉ ngưng tụ trên bề mặt và được giữ lại bởi lực liên kết phân tử yếu và liên kết hydro Sự hấp phụ vật lý luôn thuận nghịch và nhiệt hấp phụ không lớn.
Hấp phụ hóa học xảy ra khi các phân tử hấp phụ hình thành hợp chất hóa học với các phân tử bị hấp phụ trên bề mặt phân chia pha Các lực hóa trị mạnh như liên kết ion, liên kết cộng hóa trị và liên kết phối trí liên kết chặt chẽ các phân tử này, tạo thành những hợp chất hóa học bền vững Quá trình hấp phụ hóa học luôn mang tính bất thuận nghịch và nhiệt hấp phụ có thể đạt tới 800 kJ/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 diễn ra khi không có sự chuyển dịch tương đối giữa các phân tử chất lỏng (nước) và phân tử chất hấp phụ, chúng cùng chuyển động với 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 nồng độ 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 từ sản xuất như xỉ tro và xỉ mạt sắt Trong đó, than hoạt tính là chất được sử dụng rộng rãi nhất với hai dạng bột và hạt Lượng chất hấp phụ cần dùng 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, thường là nước thải sau xử lý sinh học Bột than hoạt tính và nước thải được đưa vào bể tiếp xúc, sau đó được lắng hoặc lọc, tuy nhiên do kích thước mịn của than, cần sử dụng thêm chất trợ lắng Ngoài ra, bột than hoạt tính cũng được sử dụng trong bể aeroten để loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan Mặc dù than hoạt tính có thể được tái sinh, nhưng chưa có phương pháp hiệu quả để thực hiện điều này Đối với than hoạt tính dạng hạt, quá trình tái sinh diễn ra trong lò đốt để oxy hóa các chất hữu cơ bám trên bề mặt, nhưng trong quá trình này, 5-10% hạt than bị phá hủy và cần phải thay thế bằng hạt mới.
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
NCKH chiếm 20% trong thành phần hạt thóc, dẫn đến việc mỗi năm có khoảng 9 triệu tấn trấu thải ra môi trường Số lượng chất thải này rất lớn, và nếu không được xử lý, sẽ gây ô nhiễm môi trường và lãng phí tài nguyên.
Trấu, một loại chất thải khó tái chế, không chỉ khó cháy mà còn khó phân hủy trong môi trường Mặc dù mỗi năm có một lượng lớn trấu được thải ra, nhưng việc sử dụng trấu hiện nay vẫn còn rất hạn chế.
Trấu, lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa, được tách ra trong quá trình xay xát Nó chứa khoảng 75% chất hữu cơ dễ bay hơi, có khả năng cháy trong quá trình đốt, trong khi khoảng 25% còn lại sẽ 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 ứng dụng trong các lĩnh vực truyền thống mà còn có nhiều công dụng khác như: làm thiết bị cách nhiệt, sản xuất các sản phẩm mỹ nghệ, sử dụng làm chất độn và giá thể trong trồng nấm, cũng như dùng để đánh bóng các vật thể kim loại Bên cạnh đó, tro trấu còn được ứng dụng làm phân bón hữu ích cho cây trồng.
• Các công trình nghiên cứu
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 Quá trình chế tạo than trấu diễn ra qua phương pháp nhiệt phân yếm khí ở nhiệt độ từ 500 - 900 °C trong thời gian từ 1-3 giờ, sử dụng sô đa tẩm vào trấu với hàm lượng từ 0 - 30% làm tác nhân hoạt hóa Sau khi rửa sạch, sản phẩm than thu được cho thấy khả năng hấp phụ tuân theo phương trình đẳng nhiệt Freundlich, với giá trị n cao nhất đạt 2.735.
- Năm 2005, Nguyễn Văn Nội- Khoa hóa học, Trường đại học khoa học tự nhiên.
Nghiên cứu chế tạo vật liệu từ vỏ trấu nhằm tách kim loại chì trong nước đã được thực hiện thông qua quy trình biến tính Cụ thể, vỏ trấu đã được làm sạch sẽ được ngâm trong dung dịch NaOH 0.1 M và khuấy trộn trong 1 giờ ở nhiệt độ phòng Sau đó, vỏ trấu sẽ được rửa bằng nước cất để hoàn thiện quy trình.
Quá trình xử lý vỏ trấu diễn ra trong 45 phút ở nhiệt độ phòng và được lặp lại cho đến khi hết kiềm Vỏ trấu sau đó được ngâm trong axit xitric 0.6 M trong 12 giờ ở 70 o C, tiếp theo là lọc và sấy khô ở 110 o C Để loại bỏ hoàn toàn axit, vỏ trấu được rửa sạch trên phễu lọc và sấy khô ở 80 o C trong 3 giờ Kết quả hấp phụ được mô tả qua mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir với giá trị q max đạt 30.8 mg/g.
Năm 2007, nhóm tác giả Đỗ Quang Huy, Đàm Quốc Khanh, Nghiêm Xuân Trường và Nguyễn Đức Huệ đã phát triển vật liệu hấp phụ từ tro than bay, được xử lý bằng kiềm 3,5M, nhằm ứng dụng trong phân tích môi trường Việc sử dụng 0,5 g chất hấp phụ này trong cột sắc ký kích thước 300 mm x 6 mm để tách hỗn hợp M1 và M2 đã cho kết quả khả quan, cho thấy vật liệu có hiệu quả trong việc làm giàu và tách các chất cần phân tích Độ thu hồi chất phân tích của hỗn hợp M1 và M2 đạt từ 83,3 - 89,5% và 51,28 - 93,75%.
- Năm 2012, Trần Văn Đức- Đại học Đà Nẵng Nghiên cứu hấp phụ ion kim loại nặng
Quá trình tách Cu 2+ và Zn 2+ trong nước sử dụng vật liệu SiO 2 từ vỏ trấu bắt đầu bằng việc rửa sạch vỏ trấu và nung ở nhiệt độ 800 °C để thu được tro trấu Sau đó, tro được xử lý bằng dung dịch NaOH 5 M, đun nóng, lọc và rửa sạch Tiếp theo, dung dịch HCl 4 M được thêm vào để tạo thành dung dịch gel Hỗn hợp này được sấy ở 100 °C để thu được SiO 2.nH2O, và cuối cùng, SiO 2.nH2O được nung để tạo thành SiO 2 Kết quả hấp phụ được mô tả bằng mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir với dung lượng hấp phụ cực đại q max.
Cu 2+ và Zn 2+ là 1.787 mg/g và 1.826 mg/g [4]
Năm 2014, nhóm tác giả gồm 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 thông qua phương pháp kết tủa Quy trình biến tính bắt đầu bằng việc rửa sạch và phơi khô vỏ trấu, sau đó nung ở nhiệt độ 500 độ C.
- 700 o C trong 4 giờ, thu được vỏ trấu Sau đó bột nano silica được tách chiết từ tro trấu
NCKH được thực hiện bằng cách sử dụng dung dịch NaOH 3N và thêm dung dịch HCl đến pH = 6, tạo ra kết tủa trắng Sản phẩm bột nano thu được là hạt nano SiO2 với pha vô định hình và kích thước trung bình khoảng 15nm.
Việt Nam là một quốc gia phát triển trong ngành mía đường, hàng năm các nhà máy đường thải ra một lượng lớn bã mía, chiếm khoảng 26,8 - 32% lượng mía ép Bã mía khô chứa khoảng 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 các 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.
• Các công trình nghiên cứu
Nhóm tác giả gồm Lê Hữu Thiềng, Ngô Thị Lan Anh, Đào Hồng Hạnh và Nguyễn Thị Thúy từ Trường Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên đã tiến hành 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 này 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 Điều kiện tối ưu Hiệu suất
Nồng độ ban (%) đầu, Cđ (mg/l) pH Liều lượng chất hấp phụ (g) Thời gian
- 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
Loại bã mía Điều kiện tối ưu Dung lượng hấp phụ cực đại q max
(mg /l) pH Liều lượng chất hấp p h ụ
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 của nghiên cứu này được trình bày chi tiết trong bảng 1.3 [9]
Bảng 1 3 Kết quả bã mía loại bỏ ion sắt trong nước uống Cđ = 5 mg/l
Kim loại Điều kiện tối ưu Hiệu suất
Nồng độ ban (%) đầu (mg/l) pH Liều lượng chất hấp phụ (g) Thời gian
Cà phê, thuộc họ Thiên thảo, bao gồm khoảng 500 chi và hơn 6000 loài cây nhiệt đới, chủ yếu được trồng ở vùng Tây Nguyên Bã cà phê, với cấu trúc xốp và thành phần xenlulozơ, là một vật liệu lignoxenlulozơ có khả năng tách kim loại nặng và màu, đồng thời hòa tan trong nước.
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 tại các làng nghề dệt nhuộm ở Việt Nam chủ yếu xuất phát từ hoạt động sản xuất quy mô nhỏ, sử dụng công nghệ thủ công lạc hậu và phát triển tự phát Thiếu hệ thống xử lý nước thải bài bản do chi phí thiết kế cao và sự thiếu hiểu biết của người dân về tác hại của nước thải dệt nhuộm đối với sức khỏe của họ và cộng đồng xung quanh.
1.5.2 Nguồn gốc phát sinh nước thải dệt nhuộm
Ngành dệt nhuộm tiêu tốn lượng nước lớn và phát sinh nước thải ở nhiều công đoạn khác nhau, phụ thuộc vào từng loại sản phẩm Nước thải từ ngành này thường có pH, nhiệt độ, COD cao và độ màu tương đối lớn Do đó, cần thiết phải áp dụng các biện pháp hiệu quả để quản lý và xử lý lượng nước thải này một cách triệt để.
1.5.3 Tác hại của nước thải dệt nhuộm đối với môi trường
Hầu hết các loại phẩm nhuộm đều có độc tính, với một số loại có khả năng gây ung thư Thuốc nhuộm azo, chiếm khoảng 65% tổng số thuốc nhuộm sử dụng trong ngành tẩy nhuộm và in hoa, là nhóm lớn nhất Các hợp chất như benzidine [H2N - - NH2] hay 4 Chloro-toluidine, p-naphtylamin 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 chủ yếu, nổi bật với đặc điểm không màu, không cháy và có mùi hăng cay cùng vị chua đặc trưng của axit.
- Khí cacbon oxit (CO): CO là một khí không màu, không vị, không bị hấp thụ bởi than
NCKH hoạt tính và rất độc.
Khí cacbon dioxit (CO2) được coi là không độc hại cho con người và chỉ là một chất gây ngạt đơn thuần Tuy nhiên, thực tế cho thấy CO2 là nguyên nhân dẫn đến nhiều tai nạn chết người ở nhiều quốc gia, bao gồm cả Việt Nam.
Hỗn hợp khí NOx bao gồm 6 loại nitơ oxit: N2O, NO, NO2, N2O3, N2O4 và N2O5 Trong số đó, N2O có vai trò quan trọng trong ô nhiễm không khí, trong khi NO2 độc hại 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 phương pháp phổ biến trong xử lý nước thải dệt nhuộm, sử dụng phèn nhôm, phèn sắt và sữa vôi như Sunfat sắt, Sunfat nhôm hoặc hỗn hợp của hai loại phèn này với hydroxyt canxi Ca(OH)2 để khử màu và giảm COD Hiệu quả xử lý tốt nhất khi sử dụng sunfat sắt (II) đạt pH = 10, trong khi sunfat nhôm đạt hiệu quả tối ưu 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 của phương pháp xử lý nước thải bằng phèn là tạo ra các bông hydroxyt, giúp hấp phụ các chất màu và chất khó phân hủy sinh học, từ đó lắng xuống tạo 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 rất hiệu quả trong việc xử lý màu nước thải, đặc biệt là đối với thuốc nhuộm phân tán.
Phương pháp hấp phụ là một giải pháp hiệu quả để xử lý các chất không phân hủy sinh học và các hợp chất hữu cơ khó xử lý bằng các phương pháp sinh học.
Phương pháp oxy hóa là kỹ thuật hiệu quả để loại bỏ màu sắc trong nước thải chứa thuốc nhuộm hòa tan và thuốc nhuộm hoạt tính Quá trình này dựa vào khả năng hấp phụ của chất rắn (chất hấp phụ) để giữ lại các chất ô nhiễm trong nước.
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 là đối với nước thải chứa thuốc nhuộm hoạt tính Để khử màu 1g thuốc nhuộm hoạt tính, cần sử dụng 0.5g O3 Phương pháp màng cũng được xem xét trong quá trình này.
Phương pháp màng được sử dụng hiệu quả 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 dựa vào sự chênh lệch áp suất giữa hai phía của màng, tạo ra động lực cần thiết cho việc tách lọc.
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 đối với vi sinh vật như kim loại nặng, formandehit và các chất khó phân hủy như chất tẩy rửa và dầu khoáng Do đó, trước khi xử lý sinh học, nước thải cần được loại bỏ các chất độc hại và giảm tỷ lệ các 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 mất mát dầu ra môi trường, gây ra những thiệt hại nghiêm trọng cho con người, hệ sinh thái và các hoạt động kinh tế - xã hội.
Tràn dầu thường xảy ra trong quá trình tìm kiếm, thăm dò, khai thác, vận chuyển, chế biến, phân phối và tàng trữ dầu cùng các sản phẩm của nó Nguyên nhân chính dẫn đến tràn dầu thường là rò rỉ hoặc vỡ đường ống và bể chứa, cùng với các tai nạn như đâm va tàu, đắm tàu, hoặc sự cố tại các dàn khoan dầu khí và cơ sở lọc hóa dầu Ngoài ra, tràn dầu cũng có thể phát sinh từ rò rỉ tự nhiên.
NCKH cấu trúc địa chất chứa dầu dưới đáy biển do các hoạt động của vỏ trái đất gây nên, như động đất.
Dầu tràn gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sinh vật biển, hệ sinh thái ven bờ và các hoạt động kinh tế như bảo tồn, du lịch, nghỉ dưỡng, nuôi trồng thủy sản và làm muối Sự hiện diện lâu dài của dầu trên biển và dạt vào bờ không được thu gom sẽ dẫn đến suy giảm số lượng 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, Việt Nam gặp nhiều khó khăn trong việc xác định vị trí dầu tràn và khắc phục sự cố ô nhiễm này Các hạn chế chủ yếu đến từ cơ sở pháp luật chưa đầy đủ, cũng như thiếu thốn trang thiết bị và phương tiện kỹ thuật chuyên dụng để xử lý tình trạng tràn dầu hiệu quả.
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 ra biển từ vài chục đến hàng trăm tấn Các vụ tràn dầu thường xảy ra trong khoảng thời gian từ tháng 3 đến tháng 6 Một trong những 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, gây ra sự cố tràn khoảng 900 m³ dầu.
(tương đương 750 tấn) dầu DO.
Vào năm 2003, sự cố tràn dầu tàu Hồng Anh đã xảy ra tại vịnh Gành Rái do sóng lớn khiến tàu bị đắm, dẫn đến việc khoảng 100 tấn dầu FO tràn ra môi trường Sự cố này đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến rừng phòng hộ Cần Giờ và các khu vực nuôi trồng thủy sản, gây thiệt hại kinh tế và môi trường lên tới hàng chục tỷ đồng.
Vào đêm 23/12/2007, tại vùng biển cách mũi Ba Làng An, xã Bình Châu, huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi khoảng 3 hải lý, đã xảy ra vụ va chạm giữa hai tàu chở hàng lớn, dẫn đến việc hơn 170 m³ dầu diesel tràn ra biển Đây là vụ tai nạn hàng hải nghiêm trọng đầu tiên diễn ra tại vùng biển Quảng Ngãi.
Trong cuộc chiến tranh vùng vịnh năm 1991, khi quân đội Iraq rút khỏi Kuwait, họ đã mở tất cả các van giếng dầu và phá hủy các đường ống dẫn dầu để cản trở quân đội Mỹ, dẫn đến vụ tràn dầu lớn nhất trong lịch sử Ước tính khoảng 240 triệu gallon dầu thô đã được thải ra, tạo thành một diện tích dầu loang tương đương với kích thước của đảo Hawaii, gây ra tác động nghiêm trọng đến môi trường Vịnh Ba Tư.
Vào tháng Sáu năm 1979, một vụ nổ tại giếng dầu Ixtoc ở Vịnh Campeche đã dẫn đến sự cố tràn dầu nghiêm trọng, kéo dài suốt 10 tháng Ước tính khoảng 140 triệu gallons dầu đã đổ ra Vịnh Mexico, gây ra tác động lớn đến môi trường biển.
Vụ tràn dầu Atlantic Empress xảy ra vào tháng 7 năm 1979 tại vùng biển Caribbean gần Tobago, khi hai tàu chở dầu lớn va chạm nhau trong một đêm bão Cú va chạm khiến cả hai tàu bị hư hỏng, dẫn đến việc dầu tràn ra từ các lỗ rò và bắt lửa Tàu Aegean Captain được di chuyển đến Curacao để bảo vệ các thùng dầu, nhưng tàu Atlantic Empress không may mắn, đã bốc cháy và nổ tung 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 khẩn cấp để giảm thiểu tác động xấu đến môi trường Việc thu hồi dầu trên mặt nước có thể thực hiện bằng phao quay nổi và thiết bị hút dầu, trong khi dầu trên bờ được thu hồi bằng thiết bị xúc bốc hoặc vật liệu thấm dầu Sử dụng phao quây để khoanh vùng và ngăn chặn dầu lan rộng, đồng thời hút và tái chế dầu là các bước quan trọng trong quy trình xử lý sự cố này.
Phân tán dầu trên biển bằng hóa chất như chất phân tán, chất hoạt động bề mặt và chất keo tụ là phương pháp hiệu quả để xử lý dầu tràn Các hóa chất này có thể được sử dụng tại chỗ hoặc chuyển đến vị trí khác để xử lý Thêm vào đó, việc sử dụng các hóa chất làm kết tủa hoặc trung hòa dầu tràn thường được thực hiện bằng các phương tiện như trực thăng, nhằm đảm bảo hiệu quả trên diện rộng.
Sử dụng chế phẩm vi sinh để kích thích sự phát triển của các vi sinh vật phân hủy dầu, giúp chúng sử dụng hydrocarbon từ dầu làm nguồn carbon duy nhất Những sản phẩm phân hủy hydrocarbon này cũng có thể làm cơ chất cho các vi sinh vật khác Phương pháp sinh học hiện nay là cách xử lý dầu tràn hiệu quả và an toàn nhất cho môi trường.
1.6.3 Vật liệu xử lý dầu tràn
Vật liệu xốp hấp thụ dầu được chế tạo từ sợi nano xenluloza (NFC), được chiết xuất từ nguyên liệu chứa xenluloza như bột gạo, phụ phẩm nông nghiệp (như rơm) và vật liệu phế thải (như giấy tái chế) Quá trình sản xuất bao gồm việc nhào trộn các nguyên liệu với nước, ép hỗn hợp qua các đầu phun hẹp dưới áp suất cao để tạo gel, sau đó đông khô gel để loại bỏ nước, hình thành miếng xốp với các sợi nano xenluloza dài liên kết với nhau Vật liệu xốp này có khả năng hấp thụ cả nước và dầu.
Vật liệu xốp nano xenluloza truyền thống không hiệu quả trong việc xử lý dầu tràn do khả năng hấp thụ cả dầu và nước Để cải thiện tính năng này, các nhà nghiên cứu đã thay đổi một số đặc tính hóa học của nano xenluloza bằng cách thêm alkoxysilan trước khi đông khô Kết quả là, miếng xốp nano xenluloza trở nên kỵ nước, chỉ còn khả năng hút các chất dầu.
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 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 bczcnc
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 (-NH 2 ), sulfat (- OSO 3 ).
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), dao động từ 0 đến 40 Chỉ số HLB cao cho thấy chất đó dễ hòa tan 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 Hai loại chất chủ yếu được sử dụng trong các sản phẩm tẩy rửa bề mặt kim loại là anionic và non-ionic, nhờ vào những đặc tính nổi bật của chúng.
Chất hoạt động bề mặt anion là loại chất khi hòa tan trong nước sẽ phân ly thành ion âm, với nhóm ưa nước liên kết chặt chẽ với nhóm kỵ nước thông qua liên kết cộng hóa trị Chúng có khả năng tạo ra hiệu ứng bề mặt mạnh mẽ, làm tăng cường tính tẩy rửa và khả năng hòa tan trong các ứng dụng công nghiệp và gia dụng.
NCKH là chất hoạt động bề mặt mạnh mẽ với khả năng lấy dầu cao và tạo bọt lớn, nhưng độ bền của bọt lại kém Trong môi trường nước cứng chứa ion Ca2+ và Mg2+, cũng như các ion kim loại nặng như Al và Fe, các chất hoạt động này dễ bị thụ động hóa Vì vậy, NCKH được sử dụng phổ biến trong các sản phẩm chất tẩy rửa.
Chất hoạt động bề mặt không ion (non-ionic) là những hợp chất có nhóm phân cực không bị ion hóa trong nước, với phần ưa nước chứa các nguyên tử oxy, nitơ hoặc lưu huỳnh không ion hóa Sự hòa tan của chúng phụ thuộc vào các liên kết hydro giữa các phân tử nước và các nhóm chức như ancol và este Phần kỵ nước của chúng là các mạch hydrocacbon dài, không tích điện và ít bị ảnh hưởng bởi nước cứng và pH môi trường Mặc dù không ion hóa, chúng vẫn có khả năng tạo phức với các ion kim loại nặng, đồng thời nhẹ nhàng với da, lấy dầu ít và tạo bọt kém.
Vỏ bưởi
Bưởi là loại trái cây bổ dưỡng và đa dạng giống ở Việt Nam, nhờ vào sự lai tạo với các giống bưởi khác Các giống bưởi phổ biến bao gồm bưởi đào, bưởi da xanh và bưởi năm roi Những cây bưởi này có sức chống chọi tốt và khả năng sinh trưởng mạnh mẽ trong các điều kiện khác nhau của từng vùng.
Bưởi, có nguồn gốc từ Châu Á và Malaysia, phát triển dọc bờ sông Fiji và Friendly, đã được đưa vào Trung Quốc khoảng 100 năm trước công nguyên Những hạt giống đầu tiên được thuyền trưởng Shaddock mang đến Châu Mỹ vào cuối thế kỷ 17, do đó bưởi còn được gọi là Shaddock.
Bưởi đào chủ yếu được trồng tại xã Thanh Hồng, huyện Thanh Hà, tỉnh Hải Dương, nơi có khoảng 15 hộ gia đình thu nhập hàng trăm triệu đồng từ vườn bưởi Tổng diện tích trồng bưởi lên tới 130 ha, với sản lượng đạt khoảng 1000 tấn mỗi năm.
Bưởi năm roi là một trong những loại Bưởi ngon, được người tiêu dùng đánh giá cao
Bưởi Năm Roi, một loại trái cây có giá trị kinh tế cao, chủ yếu được trồng tại vùng đồng bằng sông Cửu Long, đặc biệt là ở tỉnh Vĩnh Long với tổng diện tích lên tới 9,2 ngàn ha Tại đây, diện tích trồng bưởi Năm Roi đạt 4,5 ngàn ha, sản xuất khoảng 31,3 ngàn tấn, chiếm 48,6% về diện tích và 54,3% về 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, huyện Mỏ Cày Tỉnh Bến Tre hiện có hơn 5.500 ha trồng bưởi da xanh, trong đó 4.200 ha đang cho trái, với sản lượng đạt gần 48.000 tấn mỗi năm, đứng đầu khu vực (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 không chỉ là nguyên liệu chế biến các món ăn giải nhiệt mùa hè mà còn có khả năng khử mùi tanh trong nhà bếp Bên cạnh việc chiết xuất tinh dầu, vỏ bưởi còn được ứng dụng trong xử lý môi trường, bao gồm việc xử lý kim loại nặng, nước thải dệt nhuộm và dầu tràn.
1.8.3 Các công trình nghiên cứu
Hiện nay, vỏ bưởi được ứng dụng rộng rãi trên thế giới 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 cho mục đích này.
Vào 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 được tóm tắt trong bảng 1.8.
Bảng 1.8: Kết quả vỏ bưởi loại bỏ Pb2+ trong dung dịch Cđ = 100 mg/l
Kim loại Điều kiện tối ưu
Liều lượng chất hấp phụ (g/l)
Tốc độ vòng quay (vòng/ phút)
Năm 2014, Penpun Tasaso đã nghiên cứu việc sử dụng vỏ bưởi để loại bỏ Cu (II) trong dung dịch, với quy trình thực hiện dựa trên các điều kiện tối ưu của 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
Vỏ bưởi Điều kiện tối ưu Dung lượng hấp phụ cực đại q max
Nồng độ ban đầu (mg/l) pH
Liều lượng chất hấp phụ (g)
In 2016, a research team from Mahidol University in Thailand, including Sasiwimol Chanmalee, Pisit Vatanasomboon, and Chaowalit Warodomrungsimun, investigated the use of grapefruit peel for the removal of Pb (II) from solution The findings of their study are summarized in Table 1.10.
Bảng 1 10 Kết quả vỏ bưởi loại bỏ Pb2+ trong dung dịch Cđ = 10 mg/l
Kim loại Điều kiện tối ưu
Nồng độ ban đầu (mg /l ) pH Liều lượng chất hấp
Tốc độ vòng quay (vòng/ phút)
- 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 Điều kiện tối ưu
(mg /l) pH Liều lượng chất hấp p h ụ ( g )
Vỏ bưởi xử lý bằng NaOH 300 8 2.0 180 30 99.1
- 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]
Bảng 1 12: Kết quả vỏ bưởi hấp phụ metylen xanh trong dung dịch Cđ= 100 mg/l
Dung dịch Điều kiện tối ưu
Liều lượng chất hấp phụ (g)
Thời gian (phút) Nhiệt độ
❖ Xử lý nước nhiễm dầu:
- Năm 2015, nhóm tác giả Wenbo Chai, Xiaoyan Liu, Junchen Zou, Xinying Zhang,
Beibei Li và Tiantian Yin 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 bắt đầu bằng việc rửa vỏ bưởi bằng nước cất để loại bỏ bụi bẩn, sau đó sấy khô ở 60 o C cho đến khi đạt khối lượng không đổi Phần cùi trắng được tách ra, vỏ bên ngoài bị loại bỏ, và vỏ bưởi được nghiền thành hạt với kích thước từ 0,25 đến 1,00 mm Sau khi sấy khô ở 60 o 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 với vỏ bưởi xử lý bằng anhydride và 26,36 g/g với 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 hệ số tương quan tốt với mô hình động học đẳng nhiệt Freundlich, với khả năng hấp phụ tối đa đạt 27,98 g/g.
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 sử dụng chùm electron hẹp để tạo ra hình ảnh có độ phân giải cao của bề mặt mẫu vật Quá trình tạo ảnh diễn ra thông qua việc ghi nhận và phân tích bức xạ phát ra từ sự tương tác giữa chùm electron và bề mặt mẫu.
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 đóng vai trò quan trọng trong việc phân tích và đo lường diện tích bề mặt riêng của vật liệu.
Diện tích bề mặt của vật liệu thường được xác định thông qua phân tích BET bằng phương pháp hấp phụ đẳng nhiệt khí nitơ ở nhiệt độ -196 °C Ngoài ra, cũng có thể sử dụng các khí hấp phụ khác để đo lường Kích thước lỗ xốp của vật liệu nằm trong khoảng từ meso đến microporous, với đường kính khoảng 0.
500 Ả) được xác định bằng phân tích BJH hoặc DA đường hấp phụ đẳng nhiệt khí N 2 ở -
196 °C hoặc đường hấp phụ đẳng nhiệt khí CO 2 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 kỹ thuật đo lường sự hấp thụ bức xạ hồng ngoại (IR) khi bức xạ này đi qua mẫu chất cần phân tích Vùng số sóng hồng ngoại thường sử dụng trong các máy quang phổ IR là từ 600 cm⁻¹ đến 400 cm⁻¹, tuy nhiên, các thiết bị hiện đại có khả năng mở rộng vùng bức xạ từ 100 cm⁻¹ đến 10,000 cm⁻¹.
Khi nhóm nguyên tử trong phân tử hấp phụ năng lượng và thay đổi trạng thái dao động, sẽ hình thành một dải hấp thụ trên phổ hồng ngoại (IR) Mối liên hệ giữa nhóm nguyên tử và dải hấp thụ cho phép xác định sự hiện diện của các nhóm chức Nhiều nhóm chức có dải phổ hấp thụ đặc trưng, điều này là cơ sở cho phân tích cấu trúc IR Việc xác định sự có mặt của các nhóm chức trong phân tử giúp sử dụng phổ hồng ngoại IR để định tính chất lượng của 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 trên hiệu ứng hấp thụ khi các phân tử vật chất tương tác với bức xạ điện từ Bước sóng được sử dụng trong phương pháp này dao động từ 200 nm đến 800 nm.
800 nm Hiện tượng bức xạ điện từ tuân theo định luật Lamber-Beer.
Phương pháp này dựa trên nguyên tắc tạo phức màu giữa các ion và thuốc thử Sự thay đổi nồng độ của các ion trong phức sẽ tạo ra các màu sắc khác nhau, dẫn đến độ hấp thụ quang khác nhau Độ hấp thụ quang được xác định theo định luật Lambert-Beer thông qua một phương trình cụ thể.
A = E.Ỉ.C Trong đó: £: 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 £ không thay đổi, độ hấp thụ quang tỷ lệ thuận với nồng độ Do đó, việc xây dựng đường chuẩn để thể hiện mối quan hệ giữa độ hấp thụ và nồng độ C sẽ giúp xác định nồng độ chưa biết của một chất dựa trên độ hấp thụ.
NCKH hấp thụ quang Giới hạn phát hiện của phương pháp cỡ 10 -5 M - 10 -6 M.
1.9.5 Phương pháp xác định pH
pH là chỉ số quan trọng xác định tính chất hóa học của dung dịch, đặc biệt là nồng độ ion Hydro (H+) trong nước Thang đo pH trải dài từ 0 đến 14, trong đó nước trung tính có pH = 7 Nước có pH nhỏ hơn 7 được xem là có tính axit.
Nước có tính kiềm, với pH 7, đóng vai trò quan trọng trong việc đo nồng độ pH của đất, nước và mẫu thí nghiệm Việc này ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng của sinh vật và sức khỏe con người, đồng thời là công việc thường xuyên tại các phòng y tế và thí nghiệm Hiện nay, ba phương pháp phổ biến để xác định độ pH bao gồm sử dụng quỳ tím, máy đo pH và chất chỉ thị màu.
1.9.6 Phương pháp đo góc thấm ướt (contact - angle)
Góc tiếp xúc là một yếu tố quan trọng trong nghiên cứu bề mặt, được xác định thông qua chất lỏng trên bề mặt rắn trong không khí hoặc trong môi trường chất lỏng khác.
Khả năng thấm ướt là hiện tượng loang ra của chất lỏng trên bề mặt rắn, như bề mặt nhựa in Khi nước được đổ lên bề mặt thấm ướt, nó sẽ trải thành lớp mỏng, trong khi trên bề mặt không thấm ướt, nước sẽ tụ lại thành giọt Góc tiếp xúc giữa giọt chất lỏng và bề mặt vật liệu cho thấy mức độ thấm ướt của vật liệu đó.
Máy đo góc tiếp xúc là thiết bị dùng để xác định góc tiếp xúc giữa chất lỏng và bề mặt rắn, cũng như đo sức căng bề mặt của chất lỏng trong môi trường không khí hoặc các chất lỏng khác.
Máy đo góc tiếp xúc giúp xác định khả năng thấm ướt của bề mặt rắn, đồng thời đo lường năng lượng tự do và năng lượng bề mặt của chất rắn cùng các thành phần liên quan khác.
THỰC NGHIỆM
Hóa chất
Hóa chất được sử dụng trong nghiên cứu này được thống kê như ở bảng 2.2.
Bảng 2 2 Danh mục hóa chất chính
Metylen xanh Pha mẫu dd metylen xanh cần hấp phụ
HCl Điều chỉnh pH của dung dịch
NaOH Điều chỉnh pH của dung dịch
Dầu DO, dầu nhờn, dầu thô Mẫu cần xử lý
Nguồn nguyên- vật liệu
Trong nghiên cứu này vỏ bưởi được sử dụng để nghiên cứu là bưởi đào được lấy từ huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai.
2.2.2 Mẫu nước chứa chất nhuộm màu metylen xanh
Để chuẩn bị 1 lít dung dịch metylen xanh, hòa tan 50 mg hoặc 100 mg metylen xanh trong bình định mức 1000 ml và pha loãng đến mốc bằng nước cất Nồng độ metylen xanh trong nghiên cứu này chủ yếu là 50 mg/l và 100 mg/l Trong quá trình khảo sát nồng độ metylen xanh ban đầu, lượng metylen xanh có thể thay đổi trong khoảng từ 30 - 500 mg.
Chuẩn bị ba loại dầu gồm dầu DO, dầu nhờn và dầu thô, mỗi loại cho vào một cốc khác nhau chứa 50 ml nước cất Sử dụng vỏ bưởi đã qua xử lý để tiến hành thí nghiệm.
2.2.3.2 Mẫu nước biển mô phỏng và dầu
Chuẩn bị 4 cốc 500 ml có chứa m (g) dầu diesel và 250 ml nước biển mô phỏng (20,
25, 30, 35, 40% hàm lượng muối NaCl) Sử dụng vỏ bưởi đã xử lý (biến tính) để tiến hành thí nghiệm.
2.2.3.3 Mẫu nước biển lấy từ thành phố Vũng Tàu và dầu
Chuẩn bị ba loại dầu: DO, dầu nhờn và dầu thô, cho vào ba cốc khác nhau, mỗi cốc chứa 50 ml nước biển lấy từ bãi trước thành phố Vũng Tàu Sử dụng vỏ bưởi đã được xử lý để tiến hành thí nghiệm.
Chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ bưởi
2.3.1 Quy trình sơ chế vỏ bưởi để hấp phụ metylen xanh và dầu tràn
❖ Quy trình xử lý vỏ bưởi được trình bày như sơ đồ 2.1.
Sơ đồ 2.1: Quy trình xử lý vỏ bưởi để hấp phụ metylen xanh
Vỏ bưởi thô được rửa sạch bằng nước cất nhiều lần để loại bỏ tạp chất và bụi bẩn Sau đó, vỏ bưởi được phơi khô ở nhiệt độ môi trường trong 1-2 ngày Tiếp theo, vỏ bưởi được sấy ở nhiệt độ 70°C đến khi đạt khối lượng không đổi, khoảng 2 giờ Cuối cùng, vỏ bưởi được nghiền nhỏ và cắt thành 4 hình dạng khác nhau, trong đó có dạng bột với kích thước hạt khoảng
Các dạng kích thước của hạt bao gồm: dạng hạt nhỏ với kích thước dưới 200 micromet, dạng hạt lựu từ 0.25 - 1.00 mm, dạng dài từ 1.50 - 2.50 cm, và dạng hạt to với chiều dài và rộng từ 1.00 - 2.00 cm Để bảo quản, nên giữ hạt trong lọ ở nhiệt độ phòng và tránh ẩm.
Hình 2 1 Hình ảnh quy trình xử lý vỏ bưởi 2.3.1.2 Dầu tràn
Quy trình xử lý vỏ bưởi để đánh giá khả năng hấp phụ các sản phẩm của dầu mỏ
(dầu DO, dầu nhờn, dầu thô) giống với quy trình xử lý vỏ bưởi để hấp phụ metylen xanh đã được trình bày ở trên.
2.3.2 Quy trình biến tính vỏ bưởi
Nghiên cứu cho thấy vỏ bưởi thô có khả năng xử lý metylen xanh, khẳng định tính cần thiết của việc sử dụng vỏ bưởi trong xử lý môi trường Là phế phẩm và nguồn nguyên liệu phong phú tại Việt Nam, vỏ bưởi được áp dụng trong việc hấp phụ dầu để xử lý dầu tràn trên biển, giúp bảo vệ môi trường mà không gây ô nhiễm Tuy nhiên, vì vỏ bưởi có khả năng hấp phụ cả dầu và nước, chúng tôi đã tiến hành biến tính vỏ bưởi qua phản ứng este hóa các gốc OH trong cellulose, hemicellulose và pectin thành các gốc OC(=O)R, nhằm tăng cường khả năng hút dầu Các gốc hydrocarbon từ axit béo thu hồi từ quá trình thủy phân dầu mỡ động thực vật hoạt động như chất hoạt động bề mặt ưa dầu, nâng cao hiệu quả hấp phụ dầu của vỏ bưởi.
Hình 2 2 Hệ thống xử lý vỏ bưởi Hình 2 3 Mô hình lọc vỏ bưởi sau xử lý
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ metylen xanh 31 1 Ảnh hưởng của pH
Khảo sát độ hấp phụ của vỏ bưởi được thực hiện trong khoảng pH từ 3 đến 10 Trong thí nghiệm, 50 ml dung dịch metylen xanh với nồng độ 50 mg/l được sử dụng và khuấy cùng 0,25 g vỏ bưởi làm chất hấp phụ.
Để đo độ pH của mẫu bưởi, sử dụng máy đo pH và điều chỉnh bằng NaOH 0.1 M hoặc HCl 0.1 M Dung dịch được khuấy trong 90 phút bằng máy khuấy từ Sau đó, mẫu được lọc qua máy lọc chân không và nồng độ metylen xanh được xác định bằng phương pháp quang phổ UV-VIS ở bước sóng 662 nm.
2.4.2 Ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ
Khảo sát sự ảnh hưởng của liều lượng chất hấp phụ đối với metylen xanh được thực hiện bằng cách cho lượng vỏ bưởi khác nhau (0.1; 0.2; 0.25; 0.3; 0.35; 0.4; 0.45 0.5 g) vào
50 ml dung dịch metylen xanh nồng độ 50 mg/l Áp dụng điều kiện pH tối ưu đã khảo sát ở mục 2.4.1.
2.4.3 Ảnh hưởng của thời gian
Khảo sát thời gian tiếp xúc của metylen xanh với vỏ bưởi được thực hiện trong các khoảng thời gian khuấy là 30, 60, 75, 90, 120, 150 và 180 phút, với lượng chất hấp phụ tối ưu được áp dụng theo mục 2.4.2.
2.4.4 Ảnh hưởng của nồng độ
Khảo sát nồng độ của dung dịch metylen xanh được thực hiện bằng cách thay đổi nồng độ ban đầu trong khoảng từ 30 đến 500 mg/l, đồng thời áp dụng các điều kiện tối ưu đã được nghiên cứu trước đó.
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình biến tính vỏ bưởi
2.5.1 Tỷ lệ khối lượng vỏ bưởi và dung môi sử dụng trong quá trình biến tính
Cân 2, 3, 5, 20 và 50 g vỏ bưởi, sau đó xử lý bằng 1 g chất béo axit (axit stearic hoặc axit oleic) kết hợp với 300 ml n-hexan và 5 giọt axit sunfuric (độ tinh khiết 98%) Hỗn hợp này được hồi lưu trong thiết bị hồi lưu ở nhiệt độ 65 độ C trong 8 giờ.
2.5.2 Nhiệt độ biến tính vỏ bưởi
Cân 20 g vỏ bưởi được xử lý bằng 10 g chất béo axit (axit stearic hoặc axit oleic) cộng với 300 ml n-hexan và 5 giọt axit sunfuric (độ tinh khiết 98%) Hỗn hợp được hồi lưu trong thiết bị hồi lưu ở nhiệt độ 65 o C và nhiệt độ phòng trong 8 giờ.
2.5.3 Tỷ lệ vỏ bưởi/ chất béo axit
Cân m (g) vỏ bưởi được xử lý bằng m (g) chất béo axit (axit stearic hoặc axit oleic) theo tỷ lệ (1:1; 2:1; 4:1; 10:1) cộng với 300 ml n-hexan và 5 giọt axit sunfuric (độ tinh khiết
98%) Hỗn hợp được hồi lưu trong thiết bị hồi lưu ở nhiệt độ phòng trong 8 giờ.
2.5.4 Thời gian biến tính vỏ bưởi
Cân 20 g vỏ bưởi được xử lý bằng 10 g chất béo axit (axit stearic hoặc axit oleic) cộng với 300 ml n-hexan và 5 giọt axit sunfuric (độ tinh khiết 98%) Hỗn hợp được hồi lưu trong thiết bị hồi lưu ở nhiệt độ phòng trong (4; 6; 8 giờ).
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ trong xử lý tràn dầu 33 1 Ảnh hưởng của độ dày lớp dầu trong hệ nước nhiễm dầu
Để đánh giá hiệu quả hấp phụ của vỏ bưởi trong xử lý dầu tràn, chúng tôi đã tiến hành xử lý bề mặt vỏ bưởi và nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ, bao gồm độ dày lớp dầu, thời gian ngâm mẫu, độ mặn của dung dịch và tần số dao động.
2.6.1 Ảnh hưởng của độ dày lớp dầu trong hệ nước nhiễm dầu
Khảo sát khả năng xử lý dầu của vỏ bưởi được thực hiện bằng cách nghiên cứu ảnh hưởng của độ dày lớp dầu diesel trong mẫu nước biển mô phỏng Chúng tôi đã sử dụng các khối lượng dầu tương ứng với độ dày lớp dầu là 2, 3, 4, 8 và 12 mm Thí nghiệm được tiến hành trong một cốc 500 ml chứa 250 ml nước biển mô phỏng (20% hàm lượng muối) và 1 g mẫu vỏ bưởi, sau đó thêm vào các mẫu dầu diesel với khối lượng 10, 15, 20, 30 và 50 g Hỗn hợp được lắc với tốc độ 30 vòng/phút trong 15 phút, sau đó 1 g mẫu được lọc và để trong cốc 250 ml trong 15 phút để tách dầu và nước Cuối cùng, mẫu được gia nhiệt đến 60°C để bay hơi nước và cân khối lượng còn lại.
2.6.2 Ảnh hưởng của thời gian
Khảo sát ảnh hưởng của thời gian được thực hiện bằng cách cho 20 g mẫu vỏ bưởi vào cốc 500 ml chứa 250 ml nước biển mô phỏng 20% Các mẫu được để trong thời gian 10, 15, 20, 30 và 60 phút với tốc độ khuấy 30 vòng/phút, đồng thời áp dụng điều kiện chọn độ dày và lọc mẫu theo mục 2.6.1.
2.6.3 Ảnh hưởng của độ mặn dung dịch
Khảo sát độ mặn của dung dịch ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của vỏ bưởi được thực hiện bằng cách đặt 1g mẫu vào cốc 500 ml chứa 20 g dầu diesel và 250 ml nước biển mô phỏng với các tỷ lệ 20%, 25%, 30%, 35% và 40% Mẫu được khuấy trong 15 phút với tốc độ 30 vòng/phút, sau đó áp dụng điều kiện lọc mẫu cùng thời gian tối ưu đã được xác định ở mục 2.6.2.
2.6.4 Ảnh hưởng của tần số dao động
Khảo sát tần số dao động được thực hiện bằng cách cho 20 g mẫu được đặt trong cốc
Trong thí nghiệm, 500 ml dung dịch bao gồm 20 g dầu diesel và 250 ml nước biển mô phỏng với nồng độ 20% được giữ trong 15 phút ở các tốc độ khuấy khác nhau là 30, 60, 90, 120 và 180 vòng/phút Các điều kiện lọc mẫu và lựa chọn độ mặn tối ưu của dung dịch được áp dụng theo mục 2.6.3.
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:
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
Để thực hiện quá trình hấp phụ, đầu tiên cần xác định khối lượng vỏ bưởi ban đầu (M3) và sử dụng túi lọc để đựng khối lượng vỏ bưởi cần thiết (M1) Sau khi nhúng vỏ bưởi vào cốc V1 trong khoảng thời gian t phút, túi lọc chứa vỏ bưởi đã hấp phụ sẽ được lấy ra và đặt vào một túi lọc mới (M1) Sau 15 phút treo túi lọc để dầu chảy ra, vỏ bưởi sẽ được chuyển vào đĩa thủy tinh (M2) Tiếp theo, mẫu sẽ được gia nhiệt ở 60°C trong 2 giờ cho đến khi đạt khối lượng không đổi, nhằm bay hơi nước hấp phụ Khối lượng hấp phụ sau gia nhiệt được ký hiệu là M4, và khả năng hấp phụ của túi lọc trống sau khi hấp phụ là M5 Cuối cùng, khả năng hấp phụ sẽ được tính toán theo công thức đã định.
Phương pháp xác định hàm lượng muối trong nước biển
Để xác định lượng hấp phụ của vật liệu vỏ bưởi trong nước biển, cần biết hàm lượng muối % trong nước biển, vốn thay đổi theo vùng và thời gian Chúng tôi đã tiến hành lấy mẫu nước biển tại bãi trước thành phố Vũng Tàu vào bốn thời điểm khác nhau (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 trong nước biển thật nhằm tìm ra thời điểm nào cho kết quả hấp phụ tốt nhất.
Để xác định hàm lượng muối, tôi sẽ lấy 2 lít nước biển và đun sôi trên bếp điện ở nhiệt độ 90°C trong khoảng 10 giờ để bay hơi nước từ từ Khi nước trong nồi gần cạn, tôi sẽ đổ ra 500 ml vào cốc (khối lượng M1) và cho dung dịch còn lại vào tủ sấy để kết tinh trong 24 giờ.
Hình 2 4 Mô hình ngâm, lọc mẫu với dầu diesel
Hình 2 5 Mô hình ngâm, lọc mẫu với nước cất
Khi muối đã kết tinh và khô đến khối lượng không đổi, ta tiến hành cân và thu được khối lượng M2 Khối lượng muối được tính bằng công thức: muối = M2 - M1 (2.1) Hàm lượng % muối được xác định theo công thức tương ứng.
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 Kuster công bố năm 1894: q e = k F + C e 1/n (2.3)
Trong đó: q e - dung lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/g).
C e là nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/l), trong khi K F là hằng số hấp phụ Freundlich (mg.g -1 (Lmg -1 ) l/n) Hệ số 1/n (n>1) thể hiện sự tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ Đáng chú ý, giá trị K F bằng q e khi C e = 1, cho phép so sánh khả năng hấp phụ của các hệ khác nhau; 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:
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 tại các vị trí này Để xây dựng phương trình hấp phụ, Langmuir đã đưa ra một số giả định cơ bản.
- Các chất bị hấp phụ hình thành một lớp đơn phân tử.
- Năng lượng hấp phụ là đồng nhất.
Sự hấp phụ là quá trình thuận nghịch, trong đó chất bị hấp phụ có thể rời khỏi bề mặt hấp phụ và chuyển vào pha lỏng Sau khi được giải phóng, bề mặt hấp phụ vẫn 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: qm K
Có thể chuyển về dạng tuyến tính như sau:
Trong nghiên cứu hấp phụ, q m đại diện cho dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g), trong khi q e là dung lượng hấp phụ đạt được tại thời điểm cân bằng (mg/g) C e thể hiện nồng độ chất bị hấp phụ tại 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 q e = ( q s ) * exp (~K ad * £ 2 ) lnq e = lnq s - (K ad * £ 2 )
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 phân biệt giữa vật lý và hấp thụ hóa học của các ion kim loại thường dựa trên năng lượng tự do trung bình, E, của mỗi phân tử hấp phụ Năng lượng này có thể được tính toán bằng mối quan hệ cho phép xác định mức độ tương tác giữa các ion kim loại và bề mặt hấp phụ.
Trong đó: B DR - hằng số đẳng nhiệt.
Trong khi đó, tham số £ có thể được tính như sau:
Trong mô hình đẳng nhiệt Dubinin-Radushkevich (DRK), R, T và Ce lần lượt đại diện cho hằng số khí (8.314 J/mol K), nhiệt độ tuyệt đối (K) và nồng độ chất bị hấp phụ ở trạng thái cân bằng (mg/l) Một đặc điểm nổi bật của mô hình này là sự phụ thuộc vào nhiệt độ; khi dữ liệu hấp phụ ở các nhiệt độ khác nhau được biểu diễn dưới dạng hàm logarit của lượng hấp phụ (lnq e) với s² của năng lượng tiềm năng, tất cả dữ liệu sẽ hội tụ trên cùng một 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.
KFH- hằng số cân bằng.
0 = (1—^7)- 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: d q
Trong đó: qt: là lượng hấp phụ tại bất kỳ thời gian t k i : là hệ thứ nhất hằng số tốc độ
(iphut -i ) qe: lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng Lấy tích phân phương trình (2.7), ta được giới hạn q = 0 tại thời điểm t=0 như sau q e - qt ln-^ỉ = -k 1 t (2.8) q e
Phương trình (2.8) có thể viết lại: ln (q e - qt) = -k 1 t+ ln q e (2.9)
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
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:
Phương trình (2.11) có thể viết lại:
Phương pháp xây dựng đường chuẩn (hấp phụ metylen xanh)
Pha chế một loạt dung dịch chuẩn với nồng độ tăng dần đều đặn, từ 5 đến 9 mẫu, bao gồm một mẫu nước cất Tất cả các dung dịch chuẩn cần được tạo ra dưới cùng điều kiện như dung dịch cần xác định.
Trong nghiên cứu này, nồng độ metylen xanh ban đầu được thiết lập ở mức 100 mg/l với thể tích dung dịch chuẩn là 50 ml Dung dịch chuẩn được pha chế từ một lượng dung dịch cụ thể.
NCKH về metylen xanh được thực hiện bằng cách pha các thể tích khác nhau (0; 0.5; 1.0; 1.5; 2.0; 3.0; 5.0 ml) vào bình định mức 50 ml, sau đó thêm nước cất đến vạch mức Dung dịch chuẩn được chọn và thể tích metylen xanh cần pha được xác định theo công thức cụ thể.
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 trên được áp dụng đối với các mẫu sau khi hấp phụ có nồng độ
Nồng độ C sau dưới 5 mg/l được coi là đạt yêu cầu Nếu nồng độ C sau vượt quá 5 mg/l, mẫu cần được pha loãng trước khi thực hiện đo lường Kết quả đo sau đó sẽ được nhân với hệ số pha loãng để xác định nồng độ thực tế 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, Thành phố Hồ Chí Minh.
- SEM được chụp tại phòng thí nghiệm công nghệ nano, Trung tâm nghiên cứu triển khai khu công nghệ cao, Quận 9, 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 Độ hấp thụ quang của dung dịch nghiên cứu được xác định thông qua phép đo phổ UV-VIS 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.