đánh giá khả năng keo tụ và làm mềm nước của vật liệu hạt chùm ngây

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM






HÀ VŨ HUY




ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KEO TỤ VÀ LÀM MỀM
NƯỚC CỦA VẬT LIỆU HẠT CHÙM NGÂY






LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA PHÂN TÍCH








Thái Nguyên, n

ăm 2013
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM





HÀ VŨ HUY





ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KEO TỤ VÀ LÀM MỀM
NƯỚC CỦA VẬT LIỆU HẠT CHÙM NGÂY



LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA PHÂN TÍCH

Chuyênngành: HÓA PHÂN TÍCH

Ms: 60 44 01 18



Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TẠ THỊ THẢO

Thái Nguyên, n
ăm 2013

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự
hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các anh chị và các bạn. Với lòng kính
trọng và biết ơn sâu sắc tôi xin được bày tỏ lới cảm ơn chân thành tới:
Ban giám hiệu, Phòng đào tạo sau đại học, Khoa Hóa trường Đại học Sư
Phạm Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong quá trình học
tập và hoàn thành luận văn.
Phó giáo sư - Tiến sĩ Tạ Thị Thảo cùng toàn thể các quý thầy cô Bộ môn Hóa
Phân tích trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nỗi đã hướng dẫn, chỉ bảo và tạo
mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình làm việc học tập và thu thập số liệu
tại khoa để tôi có thể hoàn thành được luận văn.
Xin chân thành cảm ơn các anh chị em và bạn bè đã luôn ở bên cạnh động
viên và giúp đỡ tôi học tập làm việc và hoàn thành luận văn.




Học viên
Hà Vũ Huy

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2

Mục lục

Chương 1 : Tổng quan
1.1. Tổng quan về cây chùm ngây và các ứng dụng 4
1.1.1. Tổng quan về cây chùm ngây (Moringa Oleifera) 4
1.1.1.1. Giới thiệu chung 4
1.1.1.2. Đặc điểm 5
1.1.1.3. Thành phần hóa học của cây chùm ngây 5
1.1.1.4. Lợi ích và công dụng 6
1.1.2. Các ứng dụng của hạt chùm ngây trong xử lí môi trường 8
1.1.2.1. Loại bỏ độ đục 8
1.1.2.2. Loại bỏ độ màu 9
1.1.2.3. Loại bỏ độ cứng 9
1.1.2.4. Chế biến than hoạt tính từ gỗ cây chùm ngây để loại bỏ Cu, Ni, Zn khỏi
nước thải tổng hợp 10
1.1.2.5. Khả năng loại bỏ các kim loại nặng 11
1.1.2.6. Loại bỏ vi khuẩn 11
1.2. Tổng quan về nước cấp và các phương pháp xử lí 12

1.2.1. Các thông số đánh giá chỉ tiêu chất lượng nước 12
1.2.1.1. Các chỉ tiêu vật lý
1.2.1.1.1. Độ pH 12
1.2.1.1.2. Nhiệt độ 12
1.2.1.1.3. Màu sắc 12
1.2.1.1.4. Độ đục 12
1.2.1.1.5. Tổng hàm lượng chất rắn 12
1.2.1.1.6. Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng 13
1.2.1.1.7. Tổng hàm lượng chất rắn hòa tan 13
1.2.1.1.8. Tổng hàm lượng các chất dễ bay hơi 13
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

3
1.2.1.2. Các chỉ tiêu hóa học 14
1.2.1.2.1. Độ kiềm toàn phần 14
1.2.1.2.2. Độ cứng của nước 14
1.2.1.2.4. Nhu cầu oxy hóa học 15
1.2.1.2.5. Nhu cầu oxy sinh hóa 15
1.2.1.2.6. Một số chỉ tiêu hóa học khác trong nước 15
1.2.1.3. Các chỉ tiêu vi sinh của nước 16
1. 2.1.3.1. Vi trùng gây bệnh 16
1.2.1.3.2. Các loại rong tảo 17
1.2.1.4. Tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và ăn uống 18
1.2.2. Các phương pháp và quá trình xử lí nước 19
1.2.2.2. Quá trình lắng 20
1.2.2.3. Quá trình lọc nước 21
1.2.2.4. Làm mềm nước 22
1.2.2.5. Khử trùng nước 24
1.2.2.6. Khử sắt và mangan 25

Chương 2: Thực nghiệm
2.1. Hoá chất và dụng cụ thí nghiệm 26
2.1. 1. Pha chế và bảo quản các hóa chất dùng trong thí nghiệm 26
2.1.1.1. Chỉ thị Phenolphtalein 0,1% 26
2.1.1.2. Chỉ thị Metyl da cam 26
2.1.1.3. Dung dịch chuẩn EDTA 0,01 M 26
2.1.1.2. Dung dịch chuẩn NaOH 0, 1M 26
2.1.1.3. Dung dịch đệm pH 10 26
2.1.1.4. Chỉ thị Eriocrom đen T (ETOO) 26
2.1.1.5. Dung dịch 1,10-phenanthroline 27
2.1.1.6. Dung dịch chuẩn Fe(II) 10 ppm 27
2.1.1.7. Dung dịch Natri axetat 27
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

4
2.1.1.8. Dung dịch hydroxyl amoni clorua 27
2.1.2. Các dụng cụ và thiết bị dùng trong thí nghiệm 27
2.2. Tiến hành thí nghiệm 28
2.2.1. Chuẩn bị bột hạt chùm ngây 28
2.2.2. Chuẩn bị dung dịch gốc (chiết từ hạt chùm ngây) 28
2.2.3. Thí nghiệm keo tụ 28
2.2.4. Thí nghiệm đo độ axit của mẫu nước 29
2.2.4.1. Nguyên tắc 29
2.2.4.2. Tiến hành thí nghiệm 29
2.2.5. Đo độ cứng tổng số của mẫu nước 29
2.2.5.1. Nguyên tắc 29
2.2.5.2. Tiến hành thí nghiệm 29
2.2.6. Xác định tổng hàm lượng Fe trong nước bằng phương pháp phenantrolin 30
2.2.6.1. Chuẩn bị dãy các dung dịch để dựng đường chuẩn 30

Chương 3: Kết quả và thảo luận
3.1. Kết quả xử lí độ đục 32
3.1.1. Mẫu nước sông Hồng lấy tại chân cầu Vĩnh Tuy – tháng 12/2012
3.1.1.1. Kích thước hạt chùm ngây 1,2 mm 32
3.1.1.2. Kích thước hạt chùm ngây 0,8 mm 34
3.1.2. Mẫu nước sông Hồng lấy tại chân cầu Thăng Long – tháng 12/2012
3.1.2.1. Kích thước hạt chùm ngây 1,2 mm 36
3.1.2.2. Kích thước hạt chùm ngây 0,8 mm 38
3.1.3. Mẫu nước đục nhân tạo 39
3.1.3.1. Kích thước hạt chùm ngây 1,2 mm 39
3.1.3.2. Kích thước hạt chùm ngây 0,8 mm 41
3.2. Kết quả xử lí độ màu 43
3.2.1. Dung dịch gốc có nồng độ NaCl 0,25M 43
3.2.2. Dung dịch gốc nồng độ NaCl 1 M 45
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

5
3.2.3. Ảnh hưởng của thời gian lưu trữ dung dịch gốc đến hiệu quả xử lí 45
3.3. Kết quả loại bỏ độ cứng 47

Chương 4: Kết luận và kiến nghị
4.1. Kết luận 50
4.2. Kiến nghị 50
Tài liệu tham khảo

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

6
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

- TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam
- SS (Suspended solid) : Hàm lượng cặn lơ lửng (mg/l)
- TSS (Total suspended solid) : Tổng hàm lượng cặn lơ lửng (mg/l)
- COD (Chemical Oxugen Demand): Nhu cầu oxy hoá học
- M.O (Moringa Oleifera) : Cây chùm ngây
- WHO : Tổ chức Y tế thế giới
- FAO : Tổ chức lương thực Liên hợp quốc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

7
DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ
Bảng 3.1. Kết quả loại bỏ độ đục của nước bằng chiết xuất hạt chùm ngây với kích
thước hạt 1,2 mm 41
Bảng 3.2. Kết quả loại bỏ độ đục của nước bằng chiết xuất hạt chùm ngây với kích
thước hạt 0,8 mm 43
Bảng 3.3. Độ đục của mẫu nước sau khi keo tụ và để lắng với hàm lượng chùm
ngây 100 mg/l 44
Bảng 3.4. Độ đục của mẫu nước sau khi keo tụ và để lắng với hàm lượng chùm
ngây 200 mg/l 45
Bảng 3.5. Độ đục của mẫu nước sau khi keo tụ và để lắng với hàm lượng chùm
ngây 300 mg/l 45
Bảng 3.6. Độ đục của mẫu nước sau khi keo tụ và để lắng với hàm lượng chùm
ngây 400 mg/l 45

Bảng 3.7. Hiệu quả xử lý độ đục nước ứng với các khoảng giá trị của độ đục và
ngưỡng hàm lượng chất keo tụ có thể áp dụng 47
Bảng 3.8. Hiệu quả xử lý độ màu của nước ứng với các giá trị khác nhau của nồng
độ hạt chùm ngây trong dung dịch chiết xuất NaCl 0,25M 48
Bảng 3.9. Hiệu quả xử lý độ màu của nước ứng với các giá trị khác nhau của nồng
độ hạt chùm ngây trong dung dịch chiết xuất NaCl 1M 49
Bảng 3.10. Hiệu quả xử lí độ màu của dung dịch gốc từ bột hạt chùm ngây ở các
nồng độ muối 0,25M và 1M qua các ngày lưu trữ 49
Bảng 3.11. Hiệu quả xử lí độ cứng của dung dịch gốc từ bột hạt chùm ngây trên
mẫu nước cứng nhân tạo 51
Hình 1.1. Lá và quả cây chùm ngây 10
Hình 1.2. Hạt chùm ngây trước và sau khi xử lí 12
Hình 1.3. Cơ chế keo tụ tạo bông 24
Hình 2.2. Hệ thống tỉ lệ quang học của máy đo độ đục 36
Hình 2.3. Máy đo quang phổ UV-1650PC 37
Hình 3.1. Chất lượng nước trước và sau khi keo tụ bằng vật liệu từ hạt
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

8
chùm ngây 47
Hình 3.2. So sánh % hiệu quả keo tụ của dung dịch gốc qua các ngày lưu trữ. (Hàm
lượng dd gốc 60ml/l mẫu, nồng độ NaCl 0,25 M và 1M) 49
Hình 3.3. So sánh % hiệu quả xử lí độ cứng của dung dịch chiết từ hạt chùm ngây
trên các mẫu nước cứng nhân tạo 52

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

9
Mở đầu

Nước sạch và vệ sinh môi trường là nhu cầu thiết yếu của cuộc sống. Sự cạn kiệt
nguồn nước, sự gia tăng về nhu cầu nước sạch, sự suy giảm về chất lượng nguồn
nước đang là những thách thức toàn cầu mà nhân loại phải đối mặt, đồng thời cũng
là vấn đề cấp thiết của nước ta.
Việt Nam hiện có hơn 10 triệu hộ gia đình sống phân tán trong các vùng nông thôn,
vùng sâu, vùng xa, vùng mưa bão, lũ lụt…từ nhiều năm nay đang phải sử dụng nước
uống và sinh hoạt từ nguồn nước mưa, giếng, sông, suối, ao, hồ…với mức độ ô
nhiễm tổng hợp ngày càng tăng. Theo báo cáo của Bộ Nông Nghiệp và Phát triển
Nông thôn, trong năm 2011 có 22% người dân sống ở vùng nông thôn (tương đương
13,3 triệu người) không thể tiếp cận với nguồn nước sạch.
Việc sử dụng thiết bị lọc nước cho các vùng này không khả thi do hầu hết đều dựa
vào những tiến bộ của khoa học kỹ thuật, vì thế giá thành khá cao, phức tạp, dễ
hỏng hóc. Trong khi các bình lọc nước cấu tạo đơn sơ khác không đủ hiệu năng lọc
độc và diệt khuẩn nước sạch.
Phương pháp được cho là rẻ nhất được sử dụng ở vùng nông thôn hiện nay là sử
dụng hóa chất keo tụ như phèn nhôm, và một số hóa chất khác như clo để diệt
khuẩn; vôi để hiệu chỉnh độ pH; polyacrylat để hoàn thiện quá trình lắng trong
nước, Tuy nhiên khi quy mô xử lí nước là cả một vùng dân cư rộng lớn hoặc các
tuyến dân cư chịu bão lũ thì việc dùng các hoá chất này thật khó đáp ứng nổi, gây

nhiều tốn kém và ảnh hưởng với môi trường.
Mặt khác, việc sử dụng hóa chất tiềm ẩn nhiều nguy cơ đối với sức khỏe con
người như: dư lượng phèn nhôm Al
2
(SO
4
)
3
với hàm lượng đủ cao sẽ gây hại cho các
tế bào bạch huyết và được cho là nguyên nhân dẫn tới các bệnh thoái hóa thần kinh
như bệnh Alzheimer ở người cao tuổi, bệnh Parkinson (hội chứng liệt rung) và một
số loại bệnh khác [13]. Trong khi đó nguồn nước tiềm ẩn ô nhiễm rất phức tạp của
nông thôn Việt Nam đang khiến nhiều người dân khát nước sạch và hàng ngày ít
nhiều đều bị nhiễm độc, nhiễm khuẩn.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

10
Do đó, việc tìm kiếm các giải pháp thay thế (hoặc thay thế một phần) cho hóa chất
keo tụ trong xử lí nước đang trở nên cấp thiết với các quốc gia đang phát triển trong
đó có Việt Nam.
Các chiết xuất có nguồn gốc từ thực vật như cây chùm ngây (Moringa Oleifera),
cây dầu mè (Jatropha curcas), cây bụt giấm (Hibiscus sabdariffa), đã được biết đến
và sử dụng để làm sạch nước từ nhiều thế kỷ trước. Trong số đó, chiết xuất từ hạt
cây chùm ngây được đánh giá là một trong những chiết xuất đạt hiệu quả cao nhất
trong xử lí nước. Các kết quả nghiên cứu cho thấy dịch chiết từ hạt chùm ngây cho
hiệu quả làm sạch nước đạt hơn 80% đối với hầu hết các mẫu nước ô nhiễm ở các
mức độ nặng nhẹ khác nhau. Trong một số nghiên cứu thử nghiệm so sánh khả năng
keo tụ của chiết xuất từ hạt chùm ngây so với phèn nhôm trên mẫu nước tự nhiên có
độ đục 45 NTU và hàm lượng khuẩn E.coli là 2650 cfu/100ml, hạt chùm ngây loại
bỏ được 86% độ đục và 93% khuẩn E.coli, với phèn nhôm tương ứng là 91% và

98%. Khi tiến hành thí nghiệm trên mẫu nước có độ đục cao hơn là 146 NTU, vật
liệu hạt chùm ngây cho kết quả loại bỏ độ đục là 84% và 88% khuẩn E.coli, trong
khi tỉ lệ này ở phèn nhôm là hơn 97%
[1]
Mặc dù hiệu quả keo tụ chưa cao bằng
phèn nhôm và một số hóa chất khác, nhưng chiết xuất từ hạt chùm ngây đã cho thấy
nó có hiệu quả keo tụ và làm sạch vi khuẩn khá cao, đủ để khuyến khích sử dụng
trong xử lí nước ở các quốc gia đang phát triển.
Ngoài khả năng làm sạch nước, cây chùm ngây còn là nguồn dược liệu quí hiếm.
Lá, hoa, quả, thân , vỏ, rễ của cây chứa nhiều khoáng chất, chất đạm, vitamins và
nhiều họp chất khác. Các bộ phận của cây có những hoạt tính trong điều trị y học
như dùng để trị các bệnh u xơ tiền liệt tuyến, suy nhược cơ thể, thần kinh, giúp ổn
định huyết áp, đường huyết, chữa tăng cholesterol,… cây đã được dùng để trị nhiều
bệnh trong y học dân gian tại nhiều nước trong vùng Nam Á.
Tại các quốc gia đang phát triển, cây chùm ngây được coi như nguồn thực phẩm
có giá trị dinh dưỡng cao. Ở Ấn Độ, quả chùm ngây được sử dụng khá rộng rãi,

nhiều đồn điền trồng cây chùm ngây để cung cấp quả phục vụ cho nhu cầu thực
phẩm tươi, thực phẩm đóng hộp và xuất khẩu ra thị trường thế giới. Ở Tây Phi, lá
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

11
chùm ngây được dùng làm nước sốt và gia vị thức ăn. Ở tỉnh Konso thuộc Ethiopia,
lá chùm ngây là lương thực chủ yếu của người dân,
Trên thế giới, chùm ngây được xem là một cây đa dụng, được hai tổ chức thế giới
WHO và FAO xem như là giải pháp lương thực cho các nước thuộc “Thế giới thứ
ba”. Nhiều nghiên cứu đều cho thấy lá chùm ngây rất giàu vitamin, khoáng chất và
protein: có lẽ nhiều hơn bất kỳ loại rau nhiệt đới nào khác. Nhiều chương trình đã sử
dụng lá chùm ngây để phòng chống suy dinh dưỡng và các bệnh liên quan (mù
lòa, )

Các nghiên cứu về cây chùm ngây và công dụng của nó đã được thực hiện từ
những năm 70 của thế kỉ trước. Tuy nhiên, đa phần được thực hiện tại Ấn Độ,
Philippines, và Phi Châu Ở Việt Nam các dữ liệu về các tác dụng, giá trị dinh
dưỡng và công nghiệp của cây vẫn còn rất khan hiếm. Đề tài này tập trung vào việc
đánh giá hiệu quả keo tụ của hạt chùm ngây trên một số nguồn nước tự nhiên, với
mong muốn góp phần tìm ra giải pháp mới trong việc cung cấp nước sạch cho các
vùng nông thôn Việt Nam theo định hướng phát triển bền vững.














Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

12
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về cây chùm ngây và các ứng dụng
1.1. 1. Tổng quan về cây chùm ngây (Moringa Oleifera)
1.1.1.1. Giới thiệu chung

• Tên thông dụng: Chùm ngây (Việt Nam), Moringa (international), Drumstick
tree (US), Horseradish tree, Behen, Drumstick Tree,
• Tên Khoa học: Moringa oleifera hay M. pterygosperma thuộc họ Moringaceae
• Nhà Phật gọi là cây Độ Sinh (Tree of Life )
Các nhà dược học, các nhà khoa học nghiên cứu thực vật học, dựa vào hàm lượng
dinh dưỡng và nguồn dược liệu quí hiếm được kiểm nghiệm, đã không ngần ngại
đặt tên cho nó là cây Thần Diệu ( Miracle Tree) .
Nguồn gốc : Cây xuất xứ từ vùng Nam Á, có lịch sử hơn 4 ngàn năm, nhưng phổ
biến rất nhiều ở cả Châu Á và Châu Phi. Cây Chùm Ngây rất phổ thông ở Ấn Độ và
được dân tộc Ấn trân trọng đặt tên là cây Độ Sinh.
Trong hầu hết các bộ phận của cây đều chứa các chất mà con người cần như:
Khoáng chất, vitamin, các axit amin, bêta-caroten, phenolics
Ở Việt Nam, cây chùm ngây đã có trong tự nhiên từ lâu đời. Tuy nhiên công dụng
của nó thì còn ít người biết đến. Cây được phát hiện mọc hoang từ lâu đời tại nhiều
nơi như Thanh Hóa, Bình Thuận, Ninh Thuận, vùng Bảy Núi ở An Giang, đảo Phú
Quốc, Tại vùng núi ở Tịnh Biên, Tri Tôn (An Giang) có nhà chỉ trồng nó làm hàng
rào. Sau khi biết tác dụng của cây chùm ngây, huyện Tri Tôn đã xây dựng một dự án
để bảo tồn và phát triển và dành tới 3.000m
2
để làm vườn nhân giống. [19]
1.1.1.2. Đặc điểm
Chùm ngây là loại cây thân gỗ. Cây có thể cao tới 5 - 6m, rất dễ trồng, dễ sống.
Việc trồng cây không kén đất, ít tốn công chăm sóc. Có thể trồng quanh hàng rào,
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

13
trồng ở những bãi đất trống, trồng dọc đường đi Cây trồng khoảng 4-5 tháng là bắt
đầu có thể thu hoạch lá.
Hầu như chưa thấy loài sâu bọ nào phá hoại được cây. Khả năng chống chịu hạn
hán của cây cũng rất tốt, có thể trồng trên cả các gò, đồi, các vùng đất xấu. Tuy

nhiên, khả năng chịu úng lại kém. Sau 8 tháng cây bắt đầu cho hoa. Hoa có màu
trắng, có hương thơm. Quả dài 25-30cm và có hình dáng giống với quả đậu cô ve.
[19]


Hình 1.1. Lá và quả cây chùm ngây
1.1.1.3. Thành phần hóa học của cây chùm ngây
[14]

 Rễ cây Chùm ngây:
Chứa hợp chất glucosinolates: như 4-(alpha-L-rhamnosyloxy) benzyl
glucosinolate (khoảng 1%), sau khi chịu tác động của enzyme myrosinase sẽ cho 4-
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

14
(alpha-L-rhamnosyloxy) benzylisot hiocyanate, glucotropaeolin (khoảng 0.05%) và
benzylisothiocyanate.
 Hạt cây Chùm ngây:
Hạt chứa glucosinolate như trong rễ, có thể lên đến 9% sau khi hột đã được khử
chất béo. Các axit loại phenol carboxylic như 1 beta- D -glucose l 2, 6 - dimethyl
benzoate. Ngoài ra hạt còn chứa chất béo 33-38% được dùng trong dầu ăn và kỹ
nghệ hương liệu, thành phần chính gồm các axit béo như oleic axit (60-70%),
palmitic axit (3-12%), stearic axit ( 3-12%) và các axit béo khác như behenic axit,
eicosanoic và lignoceric axit.
 Lá cây Chùm ngây:
Chứa các hợp chất thuộc nhóm flavonoids và phenolic như kaempferol 3-O-
alpha-rhamnoside, kaempferol, syringic acid , gallic acid, rutin, quercetin 3-O-beta-

glucoside. Các flavonol glycosides được xác định đều thuộc nhóm kaempferide nối
kết với các rhamnoside hay glucoside.

1.1.1.4. Lợi ích và công dụng
Những nghiên cứu về chùm ngây đa số được thực hiện ở Ấn Độ, Philippines và
Châu Phi. Cây được biết đến và sử dụng từ hàng ngàn năm ở các nước có nền văn
minh cổ như Hy Lạp, Ý, Ấn Độ. Do có nhiều công dụng hữu ích nên cây hiện đang
được khuyến khích trồng ở hơn 80 quốc gia trên thế giới đặc biệt là những nước
nghèo.
Hiện nay chùm ngây được những quốc gia tiên tiến sử dụng rộng rãi và đa dạng
trong công nghệ dược phẩm, mỹ phẩm, nước giải khát dinh dưỡng và thực phẩm
chức năng. Các quốc gia đang phát triển sử dụng Moringa như dược liệu kỳ diệu kết
hợp chữa những bệnh hiểm nghèo, bệnh thông thường và thực phẩm dinh dưỡng.
 Công dụng điều trị bệnh: cây có những hoạt tính như kích thích hoạt động của
tim và hệ tuần hoàn, hoạt tính chống u-bướu, hạ nhiệt, chống kinh phong, chống
sưng viêm, trị ung loét, chống co giật, lợi tiểu, hạ huyết áp, hạ cholesterol, chống
oxy hóa, trị tiểu đường, bảo vệ gan, kháng sinh và chống nấm Cây đã được dùng
để trị nhiều bệnh trong Y-học dân gian tại nhiều nước trong vùng Nam Á.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

15
 Giá trị dinh dưỡng: Hiện nay chùm ngây được hai tổ chức thế giới WHO và
FAO xem như là giải pháp ưu việt cho các bà mẹ thiếu sữa và trẻ em suy dinh
dưỡng, và là giải pháp lương thực cho thế giới thứ ba.
Các bộ phận của cây chứa nhiều khoáng chất quan trọng, giàu chất đạm, vitamin,
betacaroten, acid amin và nhiều hợp chất phenol. Cây chùm ngây cung cấp hỗn hợp
gồm nhiều hợp chất quý hiếm như zeatin, quercetin, alpha-sitosterol, caffeoylquinic
acid và kaempferol.
Như vậy cây chùm ngây là nguồn thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao.
 Công dụng lọc nước: nếu phần thân và lá chùm ngây có tác dụng điều trị bệnh
và giá trị dinh dưỡng cao, thì hạt của nó có thể sử dụng để lọc nước uống rất hiệu
quả mà hầu như không mất nhiều chi phí. Quá trình tinh lọc khá đơn giản, bao gồm
các công đoạn: xay nhuyễn hạt thành bột, trộn bột này với nước chưa được xử lý rồi

đợi các hạt bột kết dính với tạp chất và lắng xuống dưới. Sau đó, chúng ta có thể gạn
hoặc hút phần nước tinh khiết ở bên trên.


a) b) c)
Hình 1.2. Hạt chùm ngây trước và sau khi xử lí
a) Hạt chùm ngây b) Hạt nhân sau khi tách vỏ
c) Bột nghiền từ hạt chùm ngây
1.2. 1. Các ứng dụng của hạt chùm ngây trong xử lí môi trường
Đã có rất nhiều nước trên Thế giới nghiên cứu về khả năng xử lý môi trường của
hạt cây chùm ngây và được áp dụng khá phổ biến cho những vùng nông thôn. Theo
nghiên cứu của ông Michael Lea, chuyên gia thuộc Clearinghouse - tổ chức Canada
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

16
chuyên nghiên cứu công nghệ lọc nước chi phí thấp – và các cộng sự, hạt chùm
ngây có thể giảm đến 99,99% vi khuẩn trong nước chưa được xử lý. Ngoài ra,
phương pháp xử lý nước bằng hạt cây chùm ngây đang được áp dụng rất phổ biến ở
những vùng nông thôn của một số quốc gia ở Châu Phi.
Ở Sudan, hạt chùm ngây được những người phụ nữ sử dụng để thay thế phèn
nhôm khi lọc nước đục lấy từ sông Nile.
1.2.1.1. Loại bỏ độ đục
Từ những năm 1970, hạt chùm ngây đã được quan tâm nghiên cứu ở các mức độ
khác nhau và được đánh giá cao trong quá trình xử lí nước. Tuy nhiên, các nghiên
cứu ban đầu chỉ dùng hạt chùm ngây như một chất hỗ trợ keo tụ sử dụng cùng với
phèn nhôm.
Kết quả cho thấy khi hạt chùm ngây được thêm vào quá trình xử lí nước, khả năng
loại bỏ độ đục ở mức cao hơn hẳn so với chỉ sử dụng phèn nhôm. Theo nghiên cứu
của Surtheland -1990, khi dử dụng đồng thời hạt chùm ngây và phèn nhôm với hàm
lượng phèn nhôm là 15mg/l và chùm ngây là 25 mg/l cho kết quả loại bỏ độ đục từ

150 NTU xuống còn 10 NTU. Sau đó, người ta mới đưa ra nhiều dự án nghiên cứu
để so sánh hiệu quả xử lí độ đục của hạt chùm ngây như một chất keo tụ chính so
với phèn nhôm và phèn sắt
.
[1]

1.2.1.2. Loại bỏ độ màu
Theo nghiên cứu của R. Krishna Prasad cho thấy chiết xuất từ hạt chùm ngây có
thể loại bỏ được 56% (dùng dung dịch NaCl) và 67% (KCl) độ màu của nước thải từ
các nhà máy chưng cất rượu. Nghiên cứu trên các mẫu nước mặt tự nhiên bị ô
nhiễm, hạt chùm ngây có khả năng loại bỏ độ màu tới 83%.
[2]

1.2.1.3. Loại bỏ độ cứng
Thí nghiệm trên mô hình Jar-test với chất keo tụ chính là hạt chùm ngây trên 4
nguồn nước mặt tự nhiên với độ cứng CaCO
3
từ 180mg/l đến 300mg/l. Kết quả cho
thấy độ cứng của nước giảm khoảng 60 - 70% với thời gian chờ lắng 2h sau khi keo
tụ. [3]
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

17
Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng khả năng loại bỏ độ cứng tăng lên khi tăng hàm
lượng của hạt chùm ngây. Với các mẫu nước có cùng độ cứng, số lượng các thành
phần gây nên độ cứng càng nhiều thì càng yêu cầu hàm lượng chất keo tụ cao hơn
để xử lí.
1.2.1.4. Khả năng hấp thụ của quả chùm ngây trong loại bỏ chất thải hữu cơ
Ô nhiễm nguồn nước ngầm bởi các chất thải hữu cơ đã trở thành mối quan tâm lớn
đối với môi trường. Trong số đó, các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi như benzen,

toluene, ethylbenzene, xylene và cumene, là những nguyên nhân gây ô nhiễm môi
trường nghiêm trọng do chúng có độc tính cao và ô nhiễm xảy ra trên diện rộng.
Có nhiều kỹ thuật được sử dụng để loại bỏ các chất hữu cơ từ nguồn nước mặt và
nước ngầm như hấp phụ trên than hoạt tính rồi phân hủy quang hóa chúng bởi bức
xạ tia cực tím, Tất cả các quá trình này đều rất tốn kém khi áp dụng trong thực tế.
Việc sử dụng các chất keo tụ tổng hợp, như phèn nhôm, polyaluminum clorua,
clorua sắt, hydroxit sắt, cũng không được đánh giá cao do những ảnh hưởng tới
sức khỏe của con người.
Theo nghiên cứu năm 2006 của Mubeena Akhtar (Pakistan) đã cho thấy khả năng
của vật liệu làm từ quả chùm ngây trong hấp phụ các chất thải hữu cơ bằng phương
pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC). Kết quả cho thấy khả năng hấp phụ các
chất thải hữu cơ vào vật liệu theo thứ tự: Cumene> ethylbenzene> toluen> benzen.
Lượng benzen, toluene, ethylbenzene và Cumene được thu hồi có thể tái sử dụng
như một nguyên liệu thô trong các ngành công nghiệp khác nhau. [5]
1.2.1.5. Loại bỏ các kim loại nặng
Nghiên cứu của Helen Kalavathy và Lima Rose Miranda tận dụng gỗ cây chùm
ngây – vốn được coi như một phế thải rắn để chế tạo vật liệu có khả năng hấp phụ
kim loại nặng.
Gỗ cây chùm ngây sau khi thu hoạch được rửa sạch nhiều lần qua nước sôi sau đó
nung ở nhiệt độ cao, rồi nghiền nhỏ và sàng thành hạt với kích thước hạt khoảng 1
mm. Vật liệu thu được sau khi xử lí và loại bỏ hoàn toàn độ axit được dùng để hấp
phụ kim loại nặng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

18
Than hoạt tính làm từ gỗ chùm ngây có thể được tái tạo và sử dụng với số chu kì
hấp phụ và giải hấp vào khoảng 6 lần cho Cu, 7 lần đối với Ni và Zn với sự sụt giảm
khả năng hấp phụ không đáng kể sau mỗi quá trình giải hấp.

Hạt chùm ngây còn được sử dụng làm chất hấp phụ lượng vết bạc có trong nước.

Nghiên cứu này đưa ra phương pháp xác định lượng vết bạc trong nước
bằng
cách
sử dụng chiết xuất pha rắn và xác
định
bằng phương pháp quang phổ hấp thụ
nguyên tử ngọn lửa (FAAS)
. Phương pháp đã tìm ra được giới hạn xác định và
định lượng tương ứng là 0,22 và 0,73 µg.L
-1
[6]
Một số các nghiên cứu khác cũng đã sử dụng hạt chùm ngây để hấp thụ và loại bỏ
Cd
hoặc loại bỏ
As ra khỏi dung dịch nước.

Nghiên cứu của Parul Sharma thực hiện ở Ấn Độ năm 2006 cho thấy khả năng loại
bỏ Cd bằng vật liệu từ hạt chùm ngây đạt 85,1%
[7].
Kết quả nghiên cứu chỉ ra các
điều kiện ảnh hưởng và thông số tối ưu của chúng để vật liệu hấp phụ Cd có hiệu
quả cao nhất: Liều lượng sinh khối (4,0 g), hàm lượng kim loại (25 µg/ml), thời
gian tiếp xúc (40 phút) và khối lượng của dung dịch thử (200 ml) ở pH 6,5.
Nghiên cứu sử dụng quang phổ biến đổi tia hồng ngoại nhấn mạnh các tương tác
của amino axit-Cd ảnh hưởng tới hiện tượng hấp phụ. Phát hiện này mở ra con
đường mới trong việc loại bỏ các kim loại độc hại từ nguồn nước bằng hạt nhân
chùm ngây đã tách vỏ (SMOS) với chi phí thấp, độ an toàn với nguồn nước và thân
thiện với môi trường.
Kết quả nghiên cứu ở Ấn Độ năm 2005 cho thấy điều kiện tối ưu để loại bỏ được
60,21% As (III) và 85,60% As (V) như sau: liều lượng sinh khối (2,0 g), hàm lượng

kim loại (25 µg /L), thời gian tiếp xúc (60 phút) và khối lượng của dung dịch thử
(200 ml) ở các trị pH tương ứng là 7.5 và 2.5. Các dữ liệu hấp phụ đều phù hợp với
đường đẳng nhiệt Langmuir. [8]
1.2.1.6. Loại bỏ vi khuẩn
Các nghiên cứu về độc tính cho đến nay ghi nhận hạt chùm ngây không gây ảnh
hưởng nghiêm trọng nào tới sức khỏe con người. Nghiên cứu của Eilert – 1981 chỉ
ra trong hạt chùm ngây có chứa 4µm – 4-rhamnosyloxy-benzyl isothiocynate là một
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

19
tác nhân kháng khuẩn rất hiệu quả và dễ dàng hòa tan trong nước. Nhiều nghiên cứu
khác cho thấy khả năng loại bỏ khuẩn E.coli trong nước của hạt chùm ngây đạt
khoảng 80 – 90%. [1]
1.2. Tổng quan về nước cấp và các phương pháp xử lí
1.1. 2. Các thông số đánh giá chỉ tiêu chất lượng nước
1.1.2.1. Các chỉ tiêu vật lý
1.2.1.1.1. Độ pH
Là đại lượng toán học biểu thị nồng độ hoạt tính ion H+ trong nước, pH được sử
dụng để đánh giá tính axit hay tính kiềm của dung dịch(nước).
pH = - log[H
+
]
Sự thay đổi pH dẫn tới sự thay đổi thành phần hóa học của nước (sự kết tủa, sự
hòa tan, cân bằng carbonat…), các quá trình sinh học trong nước. Giá trị pH của
nguồn nước góp phần quyết định phương pháp xử lý nước. pH được xác định bằng
máy đo pH hoặc bằng phương pháp chuẩn độ.
1.2.1.1.2. Nhiệt độ
Nhiệt độ của nước là một đại lượng phụ thuộc vào điều kiện môi trường và khí
hậu. Sự thay đổi nhiệt độ phụ thuộc vào từng loại nước. Nước mạch nông có nhiệt
độ : 4 – 40

o
C, nước ngầm là : 17 – 31
o
C. Nhiệt độ nước thải cao hơn nhiệt độ nước
cấp.
1.2.1.1.3. Màu sắc
Nước nguyên chất không có màu. Màu sắc gây nên bởi các tạp chất trong nước
(thường là do chất hữu cơ (chất mùn hữu cơ – acid humic), một số ion vô cơ (sắt…),
một số loài thủy sinh vật…
Độ màu ảnh hưởng tới giá trị cảm quan đối với người dùng nước. Các hợp chất hữu
cơ có màu trong nước cũng có thể tác dụng vói clo tạo ra 1 số sản phẩm độc như
clorofooc,…

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

20
1.2.1.1.4. Độ đục
Độ đục của nước là mức độ ngăn cản ánh sáng xuyên qua nước. Độ đục của nước
có thể do nhiều loại chất lơ lửng bao gồm các loại có kích thước hạt keo đến những
hệ phân tán thô gây nên như các chất huyền phù, các hạt cặn đất cát, các vi sinh vật.
Nó cũng chưa nhiều thành phần hoá học : vô cơ, hữu cơ
Độ đục cao biểu thị nồng đọ nhiễm bẩn trong nước cao. Nó ảnh hưởng đến quá
trình lọc vì lỗ thoát nước sẽ nhanh chong bị bịt kín. Khử trùng bị ảnh hưởng bới độ
đục.
Đơn vị đo độ đục: 1JTU = 1NTU = 1mg SiO
2
/l = 1 đơn vị độ đục
1.2.1.1.5. Tổng hàm lượng chất rắn
Các chất rắn trong nước có thể là những chất tan hoặc không tan. Các chất này bao
gồm cả những chất vô cơ lẫn các chất hữu cơ. Tổng hàm lượng các chất rắn (TS) là

lượng khô tính bằng mg của phần còn lại sau khi làm bay hơi 1 lít mẫu nước trên nồi
cách thủy rồi sấy khô ở 105oC cho tới khi khối lượng không đổi (mg/l).
1.2.1.1.6. Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng
Các chất rắn lơ lửng (các chất huyền phù) là những chất rắn không tan trong nước.
Hàm lượng các chất lơ lửng (SS) là lượng khô của phần chất rắn còn lại trên giấy
lọc sợi thủy tinh khi lọc 1 lít nước mẫu qua phễu lọc rồi sấy khô ở 105
o
C cho tới khi
khối lượng không đổi. (mg/L).
1.2.1.1.7. Tổng hàm lượng chất rắn hòa tan
Các chất rắn hòa tan là những chất tan được trong nước, bao gồm cả chất vô cơ lẫn
chất hữu cơ. Hàm lượng các chất hòa tan (DS) là lượng khô của phần dung dịch qua
lọc khi lọc 1 lít nước mẫu qua phễu lọc có giấy lọc sợi thủy tinh rồi sấy
khô ở 105
o
C cho tới khi khối lượng không đổi (mg/l).
DS = TS – SS



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

21
1.2.1.1.8. Tổng hàm lượng các chất dễ bay hơi
Để đánh giá hàm lượng các chất hữu cơ có trong mẫu nước, người ta còn sử dụng
các khái niệm tổng hàm lượng các chất không tan dễ bay hơi (VSS), tổng hàm lượng
các chất hòa tan dễ bay hơi (VDS ).
Hàm lượng các chất rắn lơ lửng dễ bay hơi VSS là lượng mất đi khi nung lượng chất
rắn huyền phù (SS) ở 550
o

C cho đến khi khối lượng không đổi
Hàm lượng các chất rắn hòa tan dễ bay hơi VDS là lượng mất đi khi nung lượng
chất rắn hòa tan (DS) ở 550
o
C cho đến khi khối lượng không đổi (thường được qui
định trong một khoảng thời gian nhất định)
1.1.2.2. Các chỉ tiêu hóa học
1.2.1.2.1. Độ kiềm toàn phần
Độ kiềm toàn phần là tổng hàm lượng các ion HCO
3-
, CO
3
2-
, OH
-
có trong nước.
Độ kiềm trong nước tự nhiên thường gây nên bởi các muối của acid yếu, đặc biệt là
các muối carbonat và bicarbonat. Độ kiềm cũng có thể gây nên bởi sự hiện diện của
các ion silicat, borat, phosphat… và một số acid hoặc baz hữu cơ trong nước, nhưng
hàm lượng của những ion này thường rất ít so với các ion HCO
3-
, CO
3
2-
, OH
-
nên
thường được bỏ qua.
1.2.1.2.2. Độ cứng của nước
Độ cứng của nước gây nên bởi các ion đa hóa trị có mặt trong nước. Chúng phản

ứng với một số anion tạo thành kết tủa. Trên thực tế vì các ion Ca
2+
và Mg
2+
chiếm
hàm lượng chủ yếu trong các ion đa hóa trị nên độ cứng của nước xem như là tổng
hàm lượng của các ion Ca
2+
và Mg
2+
.
Đơn vị đo độ cứng: Độ cứng Pháp 1 fH = 10 mg CaCO
3
/l
Độ cứng Đức 1 dH = 10 mg CaO/l
Một đơn vị khác cũng hay được dùng để đánh giá độ cứng là ppm (Parts Per
Million). 1 dH = 17 ppm.
Người ta còn phân biệt các loại độ cứng khác nhau :
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

22
- Độ cứng cacbonat (CH): là độ cứng gây ra bởi hàm lượng Ca
2+
và Mg
2+
tồn tại
dưới dạng HCO
3-
. Độ cứng carbonat còn được gọi là độ cứng tạm thời vì sẽ mất đi
khi bị đun sôi.

- Độ cứng phi cacbonat (NCH) là độ cứng gây ra bởi hàm lượng Ca
2+
và Mg
2+
liên
kết với các anion khác HCO
3-
như SO
4
2-
, Cl
-
…Độ cứng phi carbonat còn được gọi là
độ cứng thường trực hay độ cứng vĩnh cửu.
1.2.1.2.3. Hàm lượng oxy hòa tan
Oxy hòa tan trong nước (DO) không tác dụng với nước về mặt hóa học. Hàm
lượng DO trong nước phụ thuộc nhiều yếu tố như áp suất, nhiệt độ, thành phần hóa
học của nguồn nước, số lượng vi sinh, thủy sinh vật… Hàm lượng oxy hòa tan là
một chỉ số đánh giá “tình trạng sức khỏe” của nguồn nước .
Hàm lượng DO có quan hệ mật thiết đến các thông số COD và BOD của nguồn
nước. Nếu trong nước hàm lượng DO cao, các quá trình phân hủy các chất hữu cơ sẽ
xảy ra theo hướng háo khí, còn nếu hàm lượng DO thấp, thậm chí không còn thì quá
trình phân hủy các chất hữu cơ trong nước sẽ xảy ra theo hướng yếm khí. Khi DO
xuống đến khoảng 4 – 5 mg/l, số sinh vật có thể sống trong nước giảm mạnh. Nếu
hàm lượng DO quá thấp, thậm chí không còn, nước sẽ có mùi và trở nên đen do
trong nước lúc này diễn ra chủ yếu là các quá trình phân hủy yếm khí, các sinh vật
không thể sống được trong nước này nữa.
1.2.1.2.4. Nhu cầu oxy hóa học
Nhu cầu oxy hóa học (COD) là lượng oxy cần thiết (cung cấp bởi các chất hóa
học) để oxit hóa các chất hữu cơ trong nước. Chất oxid hóa thường dùng là KMnO

4

hoặc K
2
Cr
2
O
7
và khi tính toán được qui đổi về lượng oxy tương ứng (1mg KMnO
4

ứng với 0,253 mg O
2
).
Tổng số BOD/COD thường nằm trong khoảng 0.5 – 0.7. Ở các loại nước thải công
nghiệp thì tỉ lệ này khác nhau.
1.2.1.2.5. Nhu cầu oxy sinh hóa
Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) là lượng oxy cần thiết để vi khuẩn có trong nước
phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện hiếm khí. (đơn vị tính cũng là mg O
2
/l).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

23
Trong môi trường nước, khi quá trình oxid hóa sinh học xảy ra thì các vi khuẩn sử
dụng oxigen hòa tan để oxid hóa các chất hữu cơ và chuyển hóa chúng thành các sản
phẩm vô cơ bền như CO
2
, CO
3

2-
, SO
4
2-
, PO
4
3-
và cả NO
3-
.
1.2.1.2.6. Một số chỉ tiêu hóa học khác trong nước
a. Sắt
Sắt chỉ tồn tại dạng hòa tan trong nước ngầm dưới dạng muối Fe
2+
của HCO
3
-
,
SO
4
2-
, Cl
-
…, còn trong nước bề mặt, Fe
2+
nhanh chóng bị oxy hóa thành Fe
3+
và bị
kết tủa dưới dạng
Fe(OH)

3
. 2Fe(HCO
3
)
2
+ ½.O
2
+ H
2
O → 2Fe(OH)
3
+ 4CO
2

Nước thiên nhiên thường hcứa hàm lượng sắt lên đến 30 mg/l.
Với hàm lượng sắt lớn hơn 0,5 mg/l nước có mùi tanh khó chịu, làm vàng quần áo
khi giặt… Các cặn kết tủa của sắt có thể gây tắc nghẽn đường ống dẫn nước. Trong
quá trình xử lý nước, sắt được loại bằng phương pháp thông khí và keo tụ.
b. Các hợp chất của Clo
Clo tồn tại trong nước dưới dạng Cl
-
. Nói chung ở mức cho phép thì các hợp chất
của Clo không gây độc hại, nhưng với hàm lượng lớn hơn 250 mg/l làm cho nước
có vị mặn. Nước có nhiều Cl
-
có tính xâm thực xi măng.
c. Các hợp chất Sunfat
Ion SO
4
2-

có trong nước do khoáng chất hoặc có nguồn gốc hữu cơ. Với hàm lượng
lớn hơn 250 mg/l gây tổn hại cho sức khoẻ con người. Ở điều kiện yếm khí, SO
4
2-

phản ứng với chất hữu cơ tạo thành khí H
2
S có độc tính cao.
Các muối sunfat hoà tan trong nước biển tương tác với các chất hữu cơ thải xuống
biển.
CaSO
4
+ CH
4
→ CaS + CO
2
+ 2H
2
O
CaS + H
2
O + CO
2
→ CaCO
3
+ H
2
S
1.1.2.3. Các chỉ tiêu vi sinh của nước
Trong nước thiên nhiên có rất nhiều loại vi trùng và siêu vi trùng, trong đó có

các loại vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm là: kiết lị, thương hàn, dịch tả, bại liệt…
việc xác định sự có mặt của các vi trùng gây bệnh này thường rất khó khăn và mất
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên