BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA: NGHIÊN CỨU VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG XỬ LÝ DẦU LOANG BẰNG RAU NEPTUNIA OLERACEA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM






BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Đề tài:

NGHIÊN CỨU VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG XỬ LÝ
DẦU LOANG BẰNG RAU NEPTUNIA OLERACEA




Hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Văn Thông
Th.s Diệp Khanh
Tác giả: Nguyễn Hữu Biên
Phạm Quang Thới

Vũng Tàu, Năm 2011
i

LỜI CẢM ƠN
Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu đã hỗ trợ
kinh phí thực hiện nghiên cứu và Trung tâm Quan Trắc Môi Trường đã tạo điều kiện
cho chúng tôi tiến hành thí nghiệm. Đặc biệt nhóm tác giả xin cảm ơn PGS. TS Nguyễn
Văn Thông và Th.s Diệp Khanh đã làm cố vấn khoa học cho đề tài này.

Nhóm tác giả
ii


TÓM LƯỢC
Nhằm góp phần giảm thiểu thiệt hại do các sự cố tràn dầu gây ra, đề tài
“Nghiên cứu và khảo sát khả năng xử lý dầu loang bằng lớp xốp rau Neptunia
oleracea” sẽ tập chung tìm ra loại vật liệu có khả xử lý dầu loang tốt, có sẵn, rẻ
tiền và cho hiệu suất cao từ lớp xốp của cây rau nhút (Neptunia oleracea).
Ðể khảo sát hình thái học bề mặt của mẫu tiến hành chụp ảnh vi cấu trúc bề
mặt bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) với độ phóng đại lớn gấp nhiều lần.
Để tìm phương án làm khô vật liệu chúng tôi tiến hành làm sạch vật liệu rồi
đem làm khô. Phương pháp thử nghiệm gồm: Thí nghiệm 1: Làm khô vật liệu
bằng phương pháp sấy ở các mức nhiệt độ khác nhau theo sự biết thiên của thời
gian sấy; Thí nghiệm 2: Làm khô vật liệu bằng phương pháp khô gió theo sự biến
thiên của thời gian làm khô.
Lấy vật liệu được xử lý bằng phương pháp tối ưu ở thí nghiệm trên để xác
định thời gian hấp phụ bão hòa. Sau khi chọn thời gian hấp phụ bão hòa, đề tài
tiếp tục thí nghiệm ảnh hưởng của nồng độ dầu tới độ hấp phụ của vật liệu. Cùng
với kết quả này đề tài tính toán và xác định đường hấp phụ đẳng nhiệt.
Nhằm đánh giá ưu điểm của vật liệu đề tài tiến hành khả năng tái sử dụng

của vật liệu bằng phương pháp ép đồng thời đưa ra đồ thị biểu diễn độ hấp phụ
của vật liệu sau mỗi lần tái sử dụng.
Từ khóa: Dầu loang, rau nhút (Neptunia oleracea), hấp phụ.
iii

iv


DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1.1: Thành phần chất dinh dưỡng trong 100g rau Neptunia oleracea
Bảng 2.1: Tỷ lệ pha mẫu nước nhiễm dầu
Bảng 3.1: Kết quả thí nghiệm làm khô vật liệu
Bảng 3.2: Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của nồng độ dầu tới độ hấp phụ của vật liệu
Bảng 3.4: Đường đẳng nhiệt hấp phụ
Bảng 3.5: Các hằng số Langmuir và hệ số tương quan
Bảng 3.6: Các hằng số Freundlich và hệ số tương quan
Bảng 3.7: Độ hấp phụ của vật liệu sau mỗi lần tái sử dụng
Bảng 4.1: Độ hấp phụ của một số vật liệu hấp phụ dầu
v


DANH SÁCH HÌNH
Hình 1.1: Dầu loang trên vịnh Mexicô
Hình 1.2: Tác hại của dầu loang tới động vật
Hình 1.3: Cá chết do dầu loang
Hình 1.4: Cây rau Neptunia oleracea (rau Nhút)
Hình 1.5: Ruộng trồng rau Neptunia oleracea
Hình 2.1: (I) khu vực bãi trước TP Vũng Tàu;
(II) khu vực cảng Bến Đình TP Vũng Tàu

Hình 2.2: Lớp xốp cây rau Neptunia oleracea
Hình 2.3: Vật liệu sau khi làm sạch
Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi điện tử quét (SEM)
Hình 3.1: Kết quả thí nghiệm làm khô vật liệu
Hình 3.2: Kết quả đo SEM của vật liệu sau khi làm khô
Hình 3.3: Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc
Hình 3.4: Vật liệu trong môi trường nước và môi trường dầu
Hình 3.5: Vật liệu trong môi trường nước nhiễm dầu và môi trường dầu
Hình 3.6: Ảnh hưởng của nồng độ dầu tới độ hấp phụ của vật liệu
Hình 3.7: Đồ thị để tìm các hằng số phương trình Langmuir
(I): Môi trường hấp phụ là nước cất nhiễm dầu
(II): Môi trường hấp phụ là nước sông nhiễm dầu
(III): Môi trường hấp phụ là nước biển nhiễm dầu
Hình 3.8: Đồ thị để tìm các hằng số phương trình Freundlich
(I): Môi trường hấp phụ là nước cất nhiễm dầu
(II): Môi trường hấp phụ là nước sông nhiễm dầu
(III): Môi trường hấp phụ là nước biển nhiễm dầu
Hình 3.9: Đường hấp phụ theo Langmuir và đường thực hấp phụ dầu trên Vật liệu
(I): Môi trường hấp phụ là nước cất nhiễm dầu
(II): Môi trường hấp phụ là nước sông nhiễm dầu
(III): Môi trường hấp phụ là nước biển nhiễm dầu
Hình 3.10: Số lần tái sử dụng
vi


TỪ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU

1. Các chữ viết tắt

ATP Adenozin – triphotphat

BD Nước biển nhiễm dầu
CD Nước cất nhiễm dầu
DO Diesel Oil Dầu diesel
HC Hydrocacbon
HST Hệ sinh thái
IU International unit Đơn vị quốc tế
KAERI Korea Atomic Energy Research
Institute
Viện Nghiên cứu Năng
lượng nguyên tử Hàn quốc
NSX Nhà sản xuất
QT&PTMT

Quan trắc và phân tích môi
trường
SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét
SD Nước sông nhiễm dầu
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
VSV Vi sinh vật

2. Các ký hiệu

A Độ hấp phụ
A
BD
Độ hấp phụ của vật liệu trong môi trường nước biển nhiễm dầu
A
CD
Độ hấp phụ của vật liệu trong môi trường nước cất nhiễm dầu
A

max
Độ hấp phụ cực đại
A
NB
Độ hấp phụ của vật liệu trong nước biển
A
NC
Độ hấp phụ của vật liệu trong nước cất
A
NS
Độ hấp phụ của vật liệu trong nước sông
A
SD
Độ hấp phụ của vật liệu trong môi trường nước sông nhiễm dầu
C Nồng độ của chất bị hấp phụ trong pha thể tích
vii

C
0
Nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm ban đầu
C
0
D Nồng độ dầu ban đầu
C
cb
Nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm cân bằng
H Hiệu suất hấp phụ
K Hằng số
M Khối lượng chất bị hấp phụ
m

0
Khối lượng vật liệu ban đầu
m
1
Khối lượng vật liệu sau khi hấp phụ
m
d
Khối lượng dầu bị hấp phụ

















1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Kể từ khi nhân loại biết khai thác và sử dụng dầu mỏ đến nay thì những sự cố

trong việc khai thác, vận chuyển dầu mỏ trên thế giới đã trở thành mối đe dọa lớn đối
với môi trường nói chung và hệ sinh thái (HST) biển nói riêng. Các nhà môi trường
ước tính rằng từ năm 1900 đến nay, trung bình mỗi năm trên thế giới có từ 2 đến trên 4
vụ tràn dầu lớn trên biển. Những sự cố nổi bật có thể kể tới là: Năm 1978, tàu Amoco
Cadiz đổ 231000 tấn dầu thô xuống vùng Brittany, Tây Bắc nước Pháp; năm 1989, tàu
Exxon Valdez làm tràn 40000 tấn dầu ngoài khơi Alaska (Mỹ); năm 2002, tàu Prestige
làm tràn 77000 tấn dầu ngoài khơi phía Tây Bắc Tây Ban Nha; năm 2007, tàu Hebei
Spirit làm tràn 2.7 triệu gallon dầu ra biển Tây Nam Hàn Quốc [4]; năm 2010, giàn
khoan Deepwater Horizon nằm cách bờ biển Louisiana của Mỹ 50 dặm đã đột ngột
phát nổ và chìm xuống biển, giết chết 11 công nhân và làm tràn ra biển gần 200 triệu
gallon dầu thô, hàng chục triệu gallon khí tự nhiên và 1,8 triệu gallon tấn hóa chất
chưa rõ nguồn gốc trong vòng 86 ngày [12].
Là một nước có hoạt động khai thác và xuất nhập khẩu dầu lửa khá lớn, Việt
Nam khó tránh khỏi phải đối mặt với nguy cơ ô nhiễm do sự cố tràn dầu. Hội thảo
quốc tế “Trao đổi kinh nghiệm trong phát triển, ứng phó, xử lý và khắc phục ô nhiễm
sự cố tràn dầu trên biển” do Bộ Tài nguyên và Môi trường tổ chức ngày 28/2/2008 tại
Hà Nội cho biết, kể từ năm 1992 Việt Nam đã xảy ra hơn 50 vụ tràn dầu, gây ra tổn
thất lớn về sinh thái và kinh tế. Nguyên nhân dẫn đến sự cố tràn dầu là do va chạm
trong quá trình bốc dỡ và đắm tàu. Điển hình là các sự cố tàu Formosa One Liberia
đâm vào tàu Petrolimex 01 của Việt Nam tại vịnh Giành Rỏi - Vũng Tàu (tháng
9/2001) làm tràn ra môi trường biển ven bờ khoảng 1.000m
3
dầu diesel (DO), gây ô
nhiễm nghiêm trọng một vùng rộng lớn biển Vũng Tàu; 3 năm sau, tại khu vực biển
Quảng Ninh - Hải Phòng, sự cố đắm tàu Mỹ Đình làm tràn khoảng 50 tấn dầu DO và
150 tấn dầu FO, trong khi đó ta chỉ xử lý được khoảng 65 tấn, số dầu còn lại hầu như
tràn ra biển Đặc biệt trong 2 năm 2006 và 2007, tại ven biển các tỉnh miền Trung và
miền Nam đã xảy ra một số sự cố tràn dầu bí ẩn, nhất là từ tháng 1 đến tháng 6/2007
có rất nhiều vệt dầu trôi dạt dọc bờ biển của 20 tỉnh từ đảo Bạch Long Vĩ xuống tới
mũi Cà Mau và đã thu gom được 1720,9 tấn dầu. Qua phân tích 26 ảnh chụp từ vệ tinh

ALOS-PALSAR trong thời điểm từ 6/12/2006 - 23/4/2007, PGS - TS Nguyễn Đình
Dương, Phòng Nghiên cứu và Xử lý Thông tin Môi trường, Viện Địa lý đã ghi nhận
2

được vết dầu lớn nhất phát hiện vào ngày 8/3/2007 với chiều dài hơn 50 km và bề rộng
hơn 1 km. Căn cứ vào vết dầu loang gây ô nhiễm trên biển cùng bề dày của vết dầu,
ước tính có từ 21.620 - 51.400 tấn dầu đã tràn trên biển [13].
Các vụ tràn dầu gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường, ảnh hưởng xấu đến
sinh thái và thiệt hại đến các hoạt động kinh tế, đặc biệt là các hoạt động có liên quan
đến khai thác và sử dụng các dạng tài nguyên thuỷ sản gây bức xúc cho xã hội [7].
Việc nghiên cứu để xử lý các ô nhiễm này hiện đang được nhiều nhà khoa học quan
tâm với mong muốn tìm ra được vật liệu có độ hấp phụ cao và rẻ tiền, không gây ảnh
hưởng môi trường thứ cấp.
Cho đến bây giờ, đã có nhiều nghiên cứu nhằm hạn chế mức độ ô nhiễm do dầu
gây ra. Mới đây viện nghiên cứu năng lượng hạt nhân Hàn Quốc (KAERI) đã chế tạo
được một loại vật liệu thẩm thấu thân thiện với môi trường, có thể đẩy nhanh tiến trình
làm sạch dầu trên biển [14]. Bên cạnh đó các nước Âu Mỹ, cũng có nhiều thành công
trong lĩnh vực này. Tại phòng thí nghiệm của Đại học Case Western Reserve mới cho
ra đời loại vật liệu có thể làm sạch hiệu quả các vụ tràn dầu và một số chất hòa tan có
tên là Aerogel [15]. Cùng với những thành tựu mà các nước trên thế giới đạt được thì
nước ta cũng đạt được nhiều kết quả tốt trong lĩnh vực này, tiêu biển đó là kỹ sư Lê
Ngọc Khánh. Năm 1999, cục sáng Chế Việt Nam và Cục Sáng Chế Nhật Bản đã cấp
bằng sáng chế độc quyền cho sản phẩm của ông đó là: Vật liệu hút dầu Petro-abs và
máy tách dầu sow. Dựa vào hai bằng sáng chế trên, một nhóm gồm TS Nguyễn Trần
Dương, kỹ sư Lê Ngọc Khánh, TS Trần Trí Luân và GS.TS Nguyễn Hữu Niếu đã hoàn
thiện quy trình sản xuất thử vật liệu hút dầu Petro-abs và các tấm hút dầu từ vật liệu
này cùng hệ thống thu gom, tách dầu khỏi nước [16]. Gần đây có đề tài “Nghiên cứu
điều chế vật liệu có khả năng hút dầu cao từ phế thải nông nghiệp” của Sở Khoa học
và Công nghệ tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, do tiến sĩ Nguyễn Cửu Khoa chủ nhiệm [17].
Tuy nhiên phần lớn các loại vật liệu có mặt trên thị trường trong nước có giá

thành cao hoặc độ hấp phụ chưa cao. Nhằm góp phần giảm thiểu thiệt hại do các sự cố
tràn dầu gây ra, đề tài “Nghiên cứu và khảo sát khả năng xử lý dầu loang bằng lớp xốp
rau Neptunia oleracea” sẽ tập chung tìm ra loại vật liệu có khả xử lý dầu loang tốt, có
sẵn, rẻ tiền và cho hiệu suất caotừlớp xốp của cây rau nhút (Neptunia oleracea).
Ðể khảo sát hình thái học bề mặt của mẫu tiến hành chụp ảnh vi cấu trúc bề mặt
bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM)với độ phóng đại lớn gấp nhiều lần.
3

Để khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu đối với dầu trong hệ dầu nước và các
yếu tố ảnh hưởng tới độ hấp phụ như môi trường nước, thời gian tiếp xúc và nồng độ
ban đầu của dầu, chúng tôi đã tiến hành lần lượt các thí nghiệm:
 Tìm phương án làm khô vật liệu,
 Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc,
 Ảnh hưởng của nồng độ dầu tới độ hấp phụ của vật liệu,
 Khả năng tái sử dụng của vật liệu.
1.1. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
 Xác định điều kiện làm khô vật liệu,
 Tìm được thời gian hấp phụ bão hòa của vật liệu,
 Đánh giá ảnh hưởng của nồng độ dầu ban đầu tới độ hấp phụ của vật liệu,
 Xác định đường hấp phụ đẳng nhiệt,
 Đánh giá khả năng tái sử dụng của vật liệu,
 Khảo sát bề mặt vật liệu.
4

I. TỔNG QUAN
1.1. Tác hại của dầu tràn
Khi sự cố ô nhiễm dầu xảy ra sẽ làm các HST bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Trong
đó, thể hiện rõ nét nhất là HST rừng ngập mặn, cỏ biển, vùng triều bãi cát, đầm phá và
các rạn san hô. Ô nhiễm dầu đã làm giảm sức chống đỡ, tính linh hoạt và khả năng
khôi phục của các HST từ tác động của các tai biến. Cụ thể, các tác động tiêu cực của

ô nhiễm dầu đến các HST được hiểu theo 3 cấp độ: Suy thoái, tổn thương và mất HST.
Năm 1989, tàu Leela mang quốc tịch Ship bị đắm tại cảng Quy Nhơn đã gây ra những
thiệt hại hết sức to lớn cho khu vực này. Kết quả thu thập mẫu sinh vật tại 36 trạm
khảo sát thuộc hai vịnh Quy Nhơn và Lăng Mai cho thấy, ô nhiễm dầu đã làm số
lượng loài tảo chỉ còn 1.000 - 10.000 tế bào/ m
3
, động vật phù du còn khoảng vài trăm
cá thể/ m
3
. Cả hai nhóm này mật độ đều bị giảm từ 100 - 1.000 lần so với điều kiện
bình thường. Nhóm sinh vật bám bị chết tức thời ở mức 30,7% đối với các con trưởng
thành và 83% ở cá thể non. Các loài tôm sú, tôm rảo ở đầm nuôi đều bị chết ở dạng
đầu bị đen, vỏ mềm nhũn. Cá trong đầm chết pha trộn mùi dầu, không thể sử dụng
được. Ngoài ra, dầu còn bám trên các cây sú vẹt với hàm lượng dầu trung bình từ 4,0 -
9,2 mg/ cm
2
và trên thân cây 5,3 - 22,6 mg/ cm
2
. Theo kết quả khảo sát, còn xác định
được hiện tượng lắng đọng dầu trong trầm tích đáy biển, rừng ngập mặn có nguy cơ bị
ô nhiễm môi trường. HST đầm nuôi trong thời gian dài sẽ bị ảnh hưởng nặng nề. Toàn
bộ hàng trăm hecta đầm nuôi mất trắng do tôm cá bị chết. Khả năng phục hồi đầm
nuôi có thể phải mất ít nhất 2 - 3 năm thau rửa đầm. Bài học vụ đắm tàu Leela vẫn còn
nguyên giá trị cho đến tận ngày nay.
Từ đầu tháng 2/2007 đến nay, mức độ ô nhiễm dầu ở nước ta với quy mô lớn hơn
rất nhiều so với đợt ô nhiễm dầu cục bộ năm 1989, vì vậy chắc chắn thiệt hại về kinh
tế - xã hội là rất lớn, trong đó cần phải nhấn mạnh đến những tác động của ô nhiễm
dầu đến các HST biển và ven biển.
Vừa qua, nhóm nghiên cứu của Viện nghiên cứu Tài nguyên và Môi trường biển
đã có cuộc khảo sát thực tế và xác định một số hiện tượng tác động tiêu cực đến các

HST trong 6 tháng đầu năm 2007, trong đó có sự ảnh hưởng của ô nhiễm dầu gây ra.
Vào tháng 5/2007, trong đợt khảo sát đầm phá Tam Giang - Cầu Hai, đã nhóm phát
hiện có nhiều tôm nuôi bị chết trong các đầm nuôi thuộc đầm phá do bị đen đầu hoặc
đỏ đầu gây ra. Đến tháng 7/2007, khảo sát tại Côn Đảo cho thấy, các loài sao biển và
5

thỏ biển bị chết trôi dạt lên bãi tắm và có dầu bao quanh [5]. Như vậy, có thể thấy ô
nhiễm dầu đã tác động trực tiếp hoặc gián tiếp lên các HST biển và ven biển ở các khía
cạnh sau:
 Làm biến đổi cân bằng ôxy của HST: Dầu có tỷ trọng nhỏ hơn nước, khi chảy
loang trên mặt nước, dầu tạo thành váng và bị biến đổi về thành phần và tính
chất. Khi dầu loang, hàm lượng dầu trong nước tăng cao, các màng dầu làm
giảm khả năng trao đổi ôxy giữa không khí với nước, làm giảm hàm lượng ôxy
của hệ, như vậy cán cân điều hòa ôxy trong hệ bị đảo lộn.

Hình 1.1: Dầu loang trên vịnh Mexicô
 Làm nhiễu loạn các hoạt động sống trong hệ: Đầu tiên phải kể đến các nhiễu
loạn áp suất thẩm thấu giữa màng tế bào sinh vật với môi trường, cụ thể là các
loài sinh vật bậc thấp như sinh vật phù du, nguyên sinh động vật luôn luôn phải
điều tiết áp suất thẩm thấu giữa môi trường và cơ thể thông qua màng tế bào.
Dầu bao phủ màng tế bào, sẽ làm mất khả năng điều tiết áp suất trong cơ thể
sinh vật, đồng thời cũng là nguyên nhân làm chết hàng loạt sinh vật bậc thấp,
các con non và ấu trùng. Dầu bám vào cơ thể sinh vật sẽ ngăn cản quá trình hô
hấp, trao đổi chất và sự di chuyển của sinh vật trong môi trường nước. Theo
đánh giá của các chuyên gia, nồng độ dầu trong nước chỉ 0,1 mg/l có thể gây
chết các loài sinh vật phù du, mắt xích đầu tiên trong lưới thức ăn ở biển. Đối
6

với các sinh vật đáy, ô nhiễm dầu có thể ảnh hưởng rất lớn đến con non và ấu
trùng. Đối với các cá thể trưởng thành, dầu có thể bám vào cơ thể hoặc được

sinh vật hấp thụ qua quá trình lọc nước, dẫn đến làm giảm giá trị sử dụng do có
mùi dầu. Ảnh hưởng của dầu đối với chim biển chủ yếu là thấm ướt lông chim,
làm giảm khả năng cách nhiệt của bộ lông, làm mất tác dụng bảo vệ thân nhiệt
của chim và chức năng phao bơi, giúp chim nổi trên mặt nước. Khi bị nhiễm
dầu, chim thường di chuyển khó khăn, ở mức độ nhẹ chúng tỏ ra khó chịu, có
khi phải di chuyển nơi cư trú; ở mức độ nặng có thể bị chết. Dầu còn ảnh hưởng
đến khả năng nở của trứng chim. Bên cạnh đó, cá là nguồn lợi lớn nhất của biển
và cũng là đối tượng chịu tác động tiêu cực mạnh mẽ của sự cố ô nhiễm dầu,
ảnh hưởng này phụ thuộc vào mức độ tan của các hợp chất độc hại có trong dầu
vào trong nước. Dầu bám vào cá, làm giảm giá trị sử dụng do gây mùi khó chịu.
Đối với trứng cá, dầu có thể làm trứng mất khả năng phát triển, trứng có thể bị
“ung, thối”. Dầu gây ô nhiễm môi trường làm cá chết hàng loạt do thiếu ôxy
hòa tan trong nước.


Hình 1.2: Tác hại của dầu loang tới động vật
 Gây ra độc tính tiềm tàng trong HST: Ảnh hưởng gián tiếp của dầu loang đối
với sinh vật thông qua quá trình ngăn cản trao đổi ôxy giữa nước với khí quyển
tạo điều kiện tích tụ các khí độc hại như H
2
S và CH
4
làm tăng PH trong môi
trường sinh thái. Dưới ảnh hưởng của các hoạt động sinh - địa hóa, dầu dần dần
bị phân hủy, lắng đọng và tích lũy trong các lớp trầm tích của HST làm tăng
cao hàm lượng dầu trong trầm tích gây độc cho các loài sinh vật sống trong nền
đáy và sát đáy biển.
7

 Cản trở các hoạt động kinh tế ở vùng ven biển: Dầu trôi theo dòng chảy mặt,

sóng, gió, dòng triều dạt vào vùng biển ven bờ, bám vào đất đá, kè đá, các bờ
đảo làm mất mỹ quan, gây mùi khó chịu đối với du khách khi tham quan du lịch.
Do vậy, doanh thu của ngành du lịch đã bị thiệt hại nặng nề. Mặt khác, ô nhiễm
dầu còn làm ảnh hưởng đến nguồn giống tôm cá, thậm chí bị chết dẫn đến giảm
năng suất nuôi trồng và đánh bắt thủy sản ven biển


Hình 1.3: Cá chết do dầu loang
1.2. Giới thiệu vật liệu nghiên cứu
Rau nhút còn được gọi là rau rút có tên khoa học Neptunia oleracea, thuộc họ đậu
Fabaceae. Ðây là cây thảo nổi trên mặt nước, quanh thân có lớp xốp trắng (lớp phao),
lá kép lông chim và có hoa màu vàng, quả chứa 6 hạt dẹt, nhẵn [8].

Hình 1.4: Cây rau Neptunia oleracea (rau Nhút)
8

Cây rau Nhút phân bố ở những nơi ngập nước và có sình dưới nền đáy của vùng
khí hậu nhiệt đới châu Á, châu Phi và Nam Mỹ. Đặc biệt là Thái Lan, Ấn Độ, Trung
Quốc, Việt Nam…[11]. Có thể nhân giống loại cây này bằng cách cắt gốc hoặc gieo
hạt. Hạt giống có thể bảo quản trong 90 năm [13]. Sau khi gieo gốc thì sau 1 tháng là
có thể thu hoạch với năng xuất cao [18].
Các nốt gốc của cây có kết hợp cộng sinh với loại vi khuẩn Nodulated
Allorhizobium undicola để tổng hợp đạm từ Nitơ ngoài bầu khí quyển, nên môi trường
trồng loại cây này thường có hàm lượng đạm cao, thúc đẩy quá trình phát triển của nó
và các loài khác trong cùng môi trường sống. Nên một số nơi cải tạo môi trường nước
bằng cách trồng loại cây này [6].
Bảng1.1: Thành phần chất dinh dưỡng trong 100g rau Neptunia oleracea[8].
Chỉ tiêu Hàm lượng Đơn vị
Độ ẩm
89.4 g

Protein
6.4 g
Fat
0.4 g
Carbohydrates
0.8 g
Fibre
1.8 g
Ash
1.2 g
Ca
887 mg
P
7 mg
Fe 5.3 mg
Vitamin A
5155 IU
Vitamin B1
0.12 mg
Vitamin B2
0.14 mg
Niacin
8.2 mg
Vitamin C 1.8 mg

Vì giá trị dinh dưỡng của thân và lá rất cao khoảng 184 kj/100g nên người dân
Thái Lan sử dụng làm salad cay và chua với hải sản hoặc súp Som Kaeng thường
xuyên. Ở Việt Nam, loại rau này để ăn lẩu, nấu canh hoặc ăn sống [8].

9

Hình 1.5: Ruộng trồng rau Neptunia oleracea
Ngoài ra, thân và lá cây này còn được danh y Tuệ Tĩnh sử dụng làm dược liệu
điều trị các bệnh hòa tạng phủ, thông lợi trường vị, tiêu thũng[2]. Ở Malaysia,Người
dân Kelantan sử dụng gốc, rễ của N. oleracea như một phương thuốc trị bệnh hoại tử
mũi và vòm miệng cứng, nước ép của thân cây được nhỏ vào tai để chữa bệnh đau tai
và gốc được sử dụng chữa bệnh giang mai [10]. Tại Nigeria, N. oleracea được sử dụng
trong điều trị bệnh sốt vàng da và nhiễm trùng sâu Guinea [8]. Hợp chất Pheophorbide
A được phân lập từ chất diệp lục của cây này có thể gây ra kích hoạt lại vi rút Epstein-
Barr gây ức chế khối u Promoter [9].
Lớp xốp của cây rau N. oleracea là phần bỏ đi, không có giá trị về kinh tế. Trong
đề tài này chúng tôi sẽ sử dụng lớp xốp của cây rau N. oleracea để xử lý dầu loang.
II. PHẦN THỰC NGHIỆM
2.1. Thiết bị và hóa chất
2.1.1. Thiết bị
● Máy cô quay chân không Trung tâm QT&PTMT
 Cân phân tích PA214C, Ohaus, Mỹ
Trường ĐH BR – VT
● Tủ sấy Trung tâm QT&PTMT
● Quạt gió Trường ĐH BR – VT
● Máy khấy từ Trung tâm QT&PTMT
● Máy đo độ ẩm Trung tâm QT&PTMT
 Bình cầu, cốc thủy tinh, phễu thủy tinh các loại…
10

2.1.2. Hóa chất
 Clorofooc (NSX Trung Quốc),
 Axit clohidric tinh khiết,
 Dầu diezen 0.25%S,

 Mẫu nước nhiễm dầu dùng để thí nghiệm được pha bởi dầu diezen 0.25%S với
nước cất, nước sông và nước biển theo tỷ lệ khác nhau. Trong đó sử dụng nước
sông tại khu vực cảng Bến Đình thành phố Vũng Tàu và nước biển sử dụng là
nước biển Bãi Trước thành phố Vũng Tàu. Đây là 2 khu vực tập trung nhiều tàu
thuyền qua lại và khả năng ô nhiễm dầu loang cao.


(I) (II)
Hình 2.1: (I) khu vực bãi trước TP Vũng Tàu;
(II) khu vực cảng Bến Đình TP Vũng Tàu
2.2. Chế tạo vật liệu hấp phụ từ rau Neptunia oleracea


Hình 2.2: Lớp xốp cây rau Neptunia oleracea


11

Quy trình xử lý vật liệu được thực hiện như sau:
Lớp xốp của cây rau nhút tự nhiên được tách khỏi thân và đem rửa sạch nhiều lần
bằng nước sạch, cắt nhỏ với kích thước trung bình là 2 cm. Và đem đi xác định điều
kiện xử lý vậy liệu tối ưu theo trình tự tiến hành như sau:


Hình 2.3: Vật liệu sau khi làm sạch
Thí nghiệm 1: Làm khô vật liệu bằng phương pháp sấy
Cho vào 10 rỏ đựng 15 g vật liệu đã xử lý ở trên và đem đi sấy ở nhiệt độ 50
0
C.
Sau mỗi mấc thời gian: 0; 30; 60; 20; 250; 280; 310; 340; 370; 400 phút thì lấy vật liệu

trong một rỏ đi ổn định nhiệt độ trong bình hút ẩm và cân. Tiếp theo, cho lượng vật
liệu đó vào cốc chứa 100% dầu trong 30 phút rồi đem đi lọc bằng phễu thủy tinh trong
30 phút và đem cân. Lặp lại các thí nghiệm với các nấc nhiệt độ khác nhau là 60
0
C,
70
0
C và 100
0
C.
Thí nghiệm 2: Làm khô vật liệu bằng phương pháp khô gió
Tương tự thí nghiệm trên, Cho vào 10 rỏ đựng 15 g vật liệu đã xử lý ở trên và để
khô gió, trong điều kiện nhiệt độ phòng thí nghiệm và sử dụng quạt Senko cánh 40 cm,
nguồn điện: 220 V/ 50 Hz/ 47 kW để tạo gió. Sau mỗi mấc thời gian: 0; 30; 60; 20;
250; 280; 310; 340; 370; 400 phút thì lấy vật liệu trong một rỏ đi ổn định nhiệt độ
12

trong bình hút ẩm và cân. Tiếp theo, cho lượng vật liệu đó vào cốc chứa 100% dầu
trong 30 phút rồi đem đi lọc bằng phễu thủy tinh trong 30 phút và đem cân
2.3. Khảo sát đặc tính của vật liệu
2.3.1. Khảo sát hình thái học bề mặt bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) [1]
Kính hiển vi điện tử quét (SEM) là thiết bị sử dụng để nghiên cứu hình thái học
bề mặt của mẫu. Đây là thiết bị dùng để chụp ảnh vi cấu trúc bề mặt với độ phóng đại
lớn gấp nhiều lần so với kính hiển vi quang học với nguyên tắc hoạt động như sau.
Chùm tia điện tử có năng lượng cao - được gọi là chùm tia điện tử sơ cấp được tạo ra
và điều khiển chùm tia này quét trên một diện tích rất nhỏ của bề mặt mẫu. Sau đó, các
tín hiệu được phát ra do tương tác của điện tử sơ cấp với mẫu - được gọi là các tín hiệu
thứ cấp được ghi nhận và phân tích. Các tín hiệu này bao gồm: điện tử thứ cấp (1),
chùm điện tử tán xạ ngược (2), điện tử tán xạ không đàn hồi (3), điện tử tán xạ đàn hồi
(4), điện tử hấp thụ (5), điện tử Auger (6) và tia X (7). Các tín hiệu (1, 2, 5, 6, 7) được

sử dụng trong kính hiển vi điện tử quét. Căn cứ vào các thông tin thu được bởi ống
đếm từ các tín hiệu trên, người ta có thể dựng lại hình thái bề mặt của mẫu một cách
chính xác.

Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi điện tử quét (SEM)






13

2.4. Khảo sát hấp phụ
Các thí nghiệm được tiến hành ở nhiệt độ phòng theo trình tự như sau:
2.4.1. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc
Cho lần lượt 0.3 g vật liệu vào 8 cốc chứa 100% nước cất. Sau mỗi khoảng thời
gian tiếp xúc là: 5, 10, 15, 20, 25, 30, 45, 60 phút thì đem 1 cốc đi lọc trong 30 phút rồi
cân ta thu được kết quả khối lượng vật liệu sau khi tiếp xúc. Để xác định độ hấp phụ
của vật liệu ta lấy khối lượng vật liệu sau khi tiếp xúc trừ khối lượng vật liệu ban đầu
(0.3 g) rồi chia cho khối lượng ban đầu. Lặp lại các thí nghiệm và cách tính tương tự
với dầu DO, nước sông tại cảng Bến Đình và nước biển Bãi Trước thành phố Vũng
Tàu. Từ đó ta có đồ thị biểu diễn sự biến đổi độ hấp phụ của vật liệu khi thời gian tiếp
xúc thay đổi.
2.4.2. Ảnh hưởng của nồng độ dầu tới độ hấp phụ của vật liệu
Cho cùng một lượng vật liệu là 0.3 g vào các cốc chứa mẫu nước cất nhiễm dầu
(CD), nước sông nhiễm dầu (SD) và nước biển nhiễm dầu (BD) có nồng độ giảm dần
theo tỷ lệ pha ở bảng 1. Để tiếp xúc trong 10 phút, sau đó lọc qua phễu thủy tinh trong
30 phút. Hàm lượng dầu còn lại trong nước sau khi hấp phụ được đưa đi xác định hàm
lượng dầu trong nước theo TCVN 4582 – 88 (Phụ lục 1).

Bảng 2.1: Tỷ lệ pha mẫu nước nhiễm dầu
Mẫu
1 2 3 4 5 6
Dầu(g) 25 20 15 10 5 0
Nước(g) 0 5 10 15 20 25

2.4.3. Khả năng tái sử dụng của vật liệu
Để khảo sát số lần tái sử dụng của vật liệu tôi cho 1g vật liệu hấp phụ vào cốc
chứa dầu có nồng độ bằng 1. Tiến hành hấp phụ trong 10 phút rồi lọc qua phễu thủy
tinh trong 30 phút. Khối lượng chênh lệch trước và sau của vật liệu là lượng dầu bị hấp
phụ của lần 1. Tiếp theo sử dụng phương pháp ép để thu hồi lại lượng dầu bị hấp phụ
bởi vật liệu, cân vật liệu sau khi ép đến khối lượng không đổi và tiến hành thí nghiệm
như lần 1, ta có kết quả của lần sử dụng thứ 2. Thí nghiệm lặp được dừng lại khi độ
hấp phụ của vật liệu không đáng kể.
III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Xử lý vật liệu
Kết quả thí nghiệm làm khô vật liệu được thể hiện tại bảng 3.1 và hình 3.1.
14

Bảng 3.1: Kết quả thí nghiệm làm khô vật liệu
Phương án làm
khô
Thời gian
làm khô
(phút)
m
o
(g)
m
1

(g)
m
d
(g)
0,0000 15,0115 56,2315 41,2200
30 13,6104 44,5074 30,8970
60 12,1375 40,5978 28,4603
220 6,4099 23,7335 17,3236
250 5,3815 21,0013 15,6198
280 4,0314 19,4955 15,4641
310 3,4939 16,078 12,5841
340 0,571 11,7758 11,2048
Sấy ở 50
o
C
380 0,5977 10,4615 9,8638
0,0000 15,0115 56,2315 41,2200
30 11,6395 43,367 31,7275
200 2,2636 15,5249 13,2613
230 2,7432 17,3585 14,6153
260 1,9266 15,3935 13,4669
290 1,285 14,2665 12,9815
320 0,5263 13,683 13,1567
350 0,4972 10,9554 10,4582
Sấy ở 60
o
C
380 0,5701 10,1787 9,6086
0,0000 15,0115 56,2315 41,2200
30 13,0599 35,934 22,8741

60 11,2807 32,3016 21,0209
90 8,7438 27,4359 18,6921
253 0,4632 9,1829 8,7197
283 0,4266 7,6067 7,1801
313 0,4279 7,8209 7,3930
Sấy ở 70
o
C
343 0,4051 6,9573 6,5522
0,0000 15,0115 56,2315 41,2200
Sấy ở 100
o
C
30 10,91 21,133 10,2230
15

225 0,465 6,3414 5,8764
255 0,5008 7,4439 6,9431
285 0,485 7,185 6,7000
315 0,4475 5,5994 5,1519
345 0,468 6,295 5,8270
0,0000 15,0115 56,2315 41,2200
60 5,8849 25,582 19,6971
150 2,3732 16,423 14,0498
270 0,7502 14,0236 13,2734
360 0,7205 13,8309 13,1104
Để khô gió
380 0,7115 13,4309 12,7194

Trong đó:

m
0
: Khối lượng vật liệu ban đầu, (g),
m
1
: Khối lượng vật liệu sau khi hấp phụ, (g),
m
d
: Khối lượng dầu bị hấp phụ, (g).
Kết quả trên hình 3.1 và bảng 3.1 cho thấy trong cùng khoảng thời gian làm khô
thì phương án để khô gió cho khả năng hấp phụ cao hơn phương án sấy. Quan sát bằng
cảm quan tôi nhận thấy bề mặt của vật liệu khi sấy ở nhiệt độ càng cao thì nó càng bết
trong khi đó độ ẩm bên trong vẫn cao. Chứng tỏ vật liệu tươi không bền với nhiệt độ
cao khi xử lý. Điều này cũng có thể lý giải cho hiện tượng phương án để khô gió cho
khả năng hấp phụ cao hơn phương án sấy. Từ đó, tôi chọn phương án khô gió để làm
khô vật liệu và thời gian khô gió tối ưu là 6 giờ ứng với độ ẩm 22%.

Hình 3.1: Kết quả thí nghiệm làm khô vật liệu
16

3.2. Khảo sát đặc tính vật liệu
Kết quả đo SEM của vật liệu được thể hiện tại hình 3.2.



Hình 3.2: Kết quả đo SEM của vật liệu sau khi làm khô
Kết quả từ hình ảnh SEM cho thấy rằng cấutrúc của vật liệu này không có dạng
mao quản như nhận định bao đầu. Sự hấp phụ các phân tử chất bị hấp phụ chủ yếu xảy
ra trên bề mặt. Điều này lý giải tại sao vật liệu này lại có sự hấp phụ chọn lọc đối với
17

các phân tử dầu. Vì nếu mà vật liệu có mao quản, dưới tác dụng của lực mao quản thì
các phân tử nước cũng sẽ bị kéo vào mao quản một cách đáng kể chứ không ít như
thực tế nghiên cứu này. Từ đây, tác giả có thể suy luận rằng cấu tạo bề mặt của vật liệu
có tính không phân cực.
3.3. Khảo sát hấp phụ
3.3.1. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc
Kết quả ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc thể hiện trên bảng 3.2 và hình 3.3.
Bảng 3.2: Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc
Thời gian hấp phụ

(phút)
A
NC
(g/g)
A
NS
(g/g)

A
NB
(g/g)
A
DO
(g/g)
5 0,127 0,1919 0,1689 16,6868
10 0,2468 0,4030 0,2092 17,7535
15 0,3103 0,3449 0,146 17,7475
20 0,3949 0,2301 0,2931 17,7072
25 0,5013 0,4391 0,4762 17,8547

45 0,566 0,3562 0,6249 17,7571
50 0,3897 0,5438 0,4683 17,8577
60 0,3848 0,5816 0,4393 17,8253

Trong đó:
A: Độ hấp phụ, (g/g),
A
NC
: Độ hấp phụ của vật liệu trong nước cất, (g/g),
A
NS
: Độ hấp phụ của vật liệu trong nước sông, (g/g),
A
NB
: Độ hấp phụ của vật liệu trong nước biển, (g/g).


Hình 3.3:Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc