Nghiên cứu biến tính than làm từ lõi ngô bằng H3PO4 để xử lý amoni trong nước ngầm trên địa bàn Hà Nội

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1

KHOA MÔI TRƯỜNG

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành chương trình đại học và thực hiện tốt đồ án tốt nghiệp,
em đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của quý thầy cô
khoa Môi trường cùng các thầy cô Phòng thí nghiệm khoa Môi trường Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội.
Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ThS. Vũ Thị Mai – giảng
viên trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã tận tình giúp đỡ,
động viên, chia sẻ, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp.
Em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong khoa Môi trường đã cho
em những ý kiến, những góp ý, những lời động viên trong suốt thời gian qua.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn những người thân trong gia đình, bạn bè đã
luôn chia sẻ, động viên, ủng hộ, tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian
qua.
Mặc dù bản thân đã có nhiều cố gắng nhưng đồ án này không tránh
khỏi những hạn chế, thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo từ
quý thầy cô những người quan tâm tới nội dung nghiên cứu này để đồ án của
em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, Ngày

tháng

năm 2015

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Long

SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2

KHOA MÔI TRƯỜNG

MỤC LỤC

SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

3

KHOA MÔI TRƯỜNG

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

SEM Scanning Electron Microscope
BET Brunnauer, Emmett, Teller

SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

4

KHOA MÔI TRƯỜNG

DANH MỤC HÌNH

SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

5

KHOA MÔI TRƯỜNG

MỞ ĐẦU
Nước ta có trên 70% dân số sống ở nông thôn và khoảng 80% số dân đó
chưa được tiếp cận với nguồn cấp nước sạch. Trong khi đó tình trạng ô nhiễm

nguồn nước sinh hoạt ở nông thôn và miền núi đang trở nên rất nghiêm trọng.
Nguồn nước ngầm (giếng khoan) bị ô nhiễm bởi các kim loại nặng (arsen, sắt,
mangan), chất hữu cơ, amoni… Nguồn nước mặt (ao, hồ, sông, suối, kênh
rạch, giếng khơi…) cũng bị ô nhiễm nặng bởi các chất hữu cơ, hóa chất từ các
khu công nghiệp, phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật và các vi khuẩn
gây bệnh,… Nguồn nước mưa cũng không còn được coi là an toàn. Nó cũng
đã bị ô nhiễm khá nặng bởi khói bụi từ các khu công nghiệp, do các phương
tiện giao thông vận chuyển, quá trình bốc hơi của các loại thuốc trừ sâu, thuốc
bảo vệ thực vật và các loại chất ô nhiễm khác qua các dụng cụ thu gom.
Ở Việt Nam hiện có khoảng 17,2 triệu người tương đương khoảng 21,5%
dân số đang sử dụng nguồn nước sinh hoạt chưa được kiểm nghiệm hay qua
xử lý. Theo thống kê của Bộ Y tế và Bộ Tài nguyên và Môi trường, trung bình
mỗi năm có khoảng 9 nghìn người tử vong vì nguồn nước và điều kiện vệ
sinh kém; hàng năm gần 2 trăm nghìn người mắc bệnh ung thư mới phát hiện
mà nguyên nhân chính là từ ô nhiễm môi trường nước [13].
Thành phố Hà Nội là trung tâm của cả nước, nơi người dân có đời sống
cao so với mặt bằng chung của cả nước. Song nước sạch vẫn là một vấn đề
cần được quan tâm của chính quyền địa phương và các nhà khoa học. Phần
lớn người dân ở các vùng nông thôn, ngoại ô vẫn phải sử dụng nước sinh hoạt
từ nước ngầm bằng cách tự đào, khoan giếng. Theo kết quả khảo sát của Liên
đoàn Địa chất thủy văn - Địa chất công trình miền Bắc vừa công bố, hàm
lượng amoni, nitrat, nitrit... trong nước ngầm ở Hà Nội vượt chỉ tiêu cho phép
từ 20 - 30 lần [13]. Sử dụng nguồn nước ô nhiễm amoni là mối đe dọa cho
sức khỏe, đời sống của chính những con người tại thủ đô.
SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

6

KHOA MÔI TRƯỜNG

Bên cạnh đó, phế phẩm nông nghiệp như trấu, vỏ lạc, xơ dừa, lõi ngô,
thân cây ngô, vỏ quả măng cụt, vỏ cà phê, thân cây lạc, đỗ, vỏ quả mít, bã
mía... là nguồn nguyên liệu sẵn có, tiềm năng để sản xuất than hoạt tính, than
cacbon hóa úng dụng cho xử lý nước sinh hoạt, xử lý nước thải, xử lý mùi và
lọc không khí. Ngoài tính năng hấp phụ và hấp thụ nó còn được sử dụng làm
chất mang vi sinh (Bio-film) rất hiệu quả cho các ứng dụng công nghệ về môi
trường và năng lượng.
Hiện nay, tại Việt Nam đã sản xuất than gáo dừa Trà Bắc có chất lượng
khá tốt, tuy nhiên giá thành của nó còn cao và chủ yếu được xuất khẩu sang
nước ngoài. Một cơ sở tư nhân tại Hòa Bình sản xuất than từ tre (dạng nguyên
liệu thô) để xuất khẩu sang Nhật Bản và Hàn Quốc với sản lượng không quá
10 tấn/tháng. Đã có nhiều nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ phế phẩm nông
nghiệp: vỏ trấu, gáo dừa … nhưng công trình tạo than hoạt tính làm từ lõi ngô
còn hạn chế.
Vậy nên chúng tôi đã chọn và thực hiện đề tài “Nghiên cứu biến tính
than làm từ lõi ngô bằng H3PO4 để xử lý amoni trong nước ngầm trên địa
bàn Hà Nội”.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
Chế tạo thành công than hoạt tính được biến tính ở các điều kiện khác
nhau.
Bước đầu thử nghiệm được khả năng hấp phụ amoni của than đã được
biến tính, trên mô hình tĩnh và mô hình động.
Nội dung nghiên cứu:
- Khảo sát điều kiện tạo than hoạt tính để hấp phụ amoni (ảnh hưởng
của nhiệt độ, tỉ lệ ngâm than, nồng độ axit).

SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

7

KHOA MÔI TRƯỜNG

- Nghiên cứu hấp phụ amoni trên than cacbon hóa biến tính bằng hấp
phụ tĩnh và hấp phụ mô hình động (đánh giá các ảnh hưởng của nồng độ
amoni đầu vào,thời gian tiếp xúc đến hiệu quả xử lý của than).
- Đánh giá tính hóa học của than cacbon hóa biến tính (pH của than, kết
quả đo SEM, BET).
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Nghiên cứu chế tạo than hạt tính từ phế liệu nông nghiệp tuy là sản phẩm
không mới, nhưng chưa được chú ý đến như lõi ngô.
- Về mặt kinh tế thì đây là phế liệu nông nghiệp sẵn có và tiềm năng ở Việt
Nam, là một dạng vật liệu hấp phụ đặc biệt và giá thành hợp lý, phù hợp với
điều kiện kinh tế của Việt Nam.

SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

8

KHOA MÔI TRƯỜNG

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về than hoạt tính
1.1.1 Giới thiệu chung về than hoạt tính
Có rất nhiều định nghĩa về than hoạt tính nhưng có thể hiểu một cách
khái quát về than hoạt tính như sau: Than hoạt tính có thành phần chủ yếu là
cacbon, chiếm từ 85 đến 95% khối lượng. Phần còn lại là các nguyên tố khác
như hydro, nito, lưu huỳnh, oxi,... có sẵn trong nguyên liệu ban đầu hoặc mới
liên kiết với cacbon trong quá trình hoạt hóa. Thành phần của than hoạt tính
thông thường là: 88% C, 0.5% H, 0.5% N, 1% S và 6-7% O. Hàm lượng oxi
có thể thay đổi từ 1 đến 20% tùy thuộc vào nguyên liệu và cách điều chế than
hoạt tính. Than hoạt tính có diện tích bề mặt khoảng 800 – 1500 m 2/g chủ yếu
là do các lỗ nhỏ có bán kính dưới 2nm tạo ra, thể tích mao quản từ 0,2 – 0,6
cm3/g.
Than hoạt tính là một dạng của cacbon đã được xử lý để mang lại một
cấu trúc rất xốp, do đó có diện tích bề mặt rất lớn và thường được đặc trưng
bằng cấu trúc nhiều đường mao dẫn phân tán tạo nên các lỗ với kích thước và
hình dạng khác nhau. Tính chất hấp phụ của than hoạt tính phụ thuộc rất nhiều
vào cấu trúc của chúng. Các nghiên cứu cho thấy bề mặt riêng, mao quản siêu
nhỏ quyết định tính chất hấp phụ của than. Thêm vào đó, để than có khả năng
hấp phụ các các cation như amonium trong nước thì cần phải biến tính bề mặt
than để chúng có khả năng hấp phụ tốt hơn.
1.1.2 Các phương pháp sản xuất và biến tính than hoạt tính
Các nguyên liệu thường được dùng để sản xuất than hoạt tính là các cây
thuộc họ tre, gỗ và gáo dừa,... Ưu điểm của các nguyên liệu này là bản thân
nguyên liệu đã chứa hệ thống mao quản lớn có kích thước nằm trong khoảng

10-50µm. Nhưng nhược điểm là giá thành sản phẩm cao nên không phù hợp
để xử lý nước thải. Hiện nay, để xử lý nước thải người ta quan tâm đến loại
than hoạt tính được chế tạo từ các phế phẩm nông nghiệp như: xơ dừa, trấu,

SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

9

KHOA MÔI TRƯỜNG

sợi đay, bã mía có thành phần chủ yếu là cellulose (xơ dừa, sợi đay, bã mía)
và bán cellulose (hemicellulose).
Quá trình sản xuất than hoạt tính gồm hai giai đoạn chính: than hoá và
hoạt hoá. Quá trình than hóa chủ yếu được chế tạo phương pháp nhiệt phân ở
nhiệt độ từ 8500C - 9500C trong điều kiện yếm khí. Sau đó, để tăng cường khả
năng hấp phụ của than, người ta có thể hoạt hóa than bằng hơi nước, khí CO 2,
kẽm clorua hoặc axit H2SO4 đặc....Trong quá trình đó, xảy ra các phản ứng
hóa học và các biến đổi vật lý. Ví dụ khi dùng CO2 để hoạt hóa và biến tính
than thì sẽ xảy ra phản ứng:
C + CO2 → CO
Khi dùng hơi nước: C + H2O → CO + H2
Các phản ứng trên (đốt cháy một phần than đá) đã tạo nên độ xốp với bề
mặt chứa các nhóm chức hoạt động và rất lớn, từ 600 đến 1700 m 2/g. Như
vậy, quy trình chung để sản xuất than hoạt tính là: từ nguyên liệu ban đầu, qua
quá trình hoạt hóa để làm tăng hoạt tính hấp phụ của than. Còn từng bước xử

lý với các điều kiện nhiệt độ, áp suất, xúc tác… cụ thể như thế nào để tạo ra
sản phẩm than hoạt tính phù hợp với mục đích sử dụng và kinh doanh là bí
mật công nghệ của từng nhà sản xuất. Quá trình hoạt hóa tạo nên những lỗ
nhỏ li ti làm cho than có khả năng hấp phụ và giữ các tạp chất tốt hơn rất
nhiều so với than ban đầu. Từ các nguyên liệu có diện tích bề mặt khoảng 10
-15 m2 /g, sau quá trình hoạt hóa, than đạt diện tích bề mặt lớn hơn cả ngàn
lần, trung bình 700-1.200 m2/g. Bán kính các lỗ rỗng của than hoạt tính
thường phân ra làm ba khoảng: micropores (< 40Å), mesopores (40 - 5.000Å)
và macropores (5.000 - 20.000 Å). Trong đó loại có khả năng hấp phụ tốt nhất
là lỗ hổng cỡ micropores.Than hoạt tính có khả năng hấp thụ tốt đối với các
chất không phân cực như chất hữu cơ, hấp phụ yếu các chất phân cực như
nước, khí amoniac…. Khả năng hấp phụ của than hoạt tính tùy thuộc vào kết
cấu, kích thước, mật độ khe rỗng, diện tích tiếp xúc của than, tính chất của các
SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

10

KHOA MÔI TRƯỜNG

loại tạp chất cần loại bỏ và cả công nghệ của các nhà sản xuất. Cấu trúc xốp
và độ hoạt động phụ thuộc loại nguyên liệu và chế độ hoạt hoá. Do đó than có
nhiều loại với phạm vi sử dụng rất khác nhau.
1.1.3 Các lĩnh vực sử dụng than hoạt tính
1. Lọc khí:
Có hai hệ thống lọc khí đặc trưng. Một ứng dụng lọc khí ở những nơi

đông người như văn phòng, bệnh viện, phòng thí nghiệm, nhà hàng và máy
chế biến thực phẩm, những nơi cần khí tự do sạch. Một hệ thống khác dùng
để hạn chế khí ô nhiễm môi trường từ khí thải của các hoạt động công nghiệp
như: sản xuất thuốc súng, nhựa, chất dẻo tổng hợp, thuộc da, trong những quy
trình công nghiệp như: Công nghiệp cao su, công nghiệp sơn, vec ni, tơ sợi,
chất dẻo kết dính…
Than hoạt tính dùng cho quá trình lọc khí ở những nơi công cộng cần có
cấu trúc xốp vi mô cao mới có hiệu quả lớn đối với việc hấp phụ ở độ đậm
đặc thấp. Trong trường hợp than hoạt tính dùng để kiểm soát việc ô nhiễm
môi trường, lổ phải có khả năng hấp phụ lớn hơn trong nồng độ ô nhiễm 10500ppm. Rất khó để xác định được chính xác đường kính nhưng, nhưng thông
thường lổ có đường kính, có mật độ vi lổ cao và dãi trung gian được ưa dùng
bởi vì hấp phụ độ ô nhiễm này.
2. Than hoạt tính dùng trong mặt nạ phòng độc:
Có hai dạng mặt nạ phòng độc, trong đó đặc tính tự nhiên của than hoạt
tính được yêu cầu khác nhau. Mặt nạ phòng độc dùng trong công nghiệp hóa
chất có chứa các chất hoá học độc tương đối thấp và thông thường có trọng
lượng phân tử cao, những hoá chất này được than hoạt tính hấp phụ rất nhanh
và mạnh. Nhưng than hoạt tính được dùng trong quân đội yêu cầu có sự bảo
vệ triệt để các chất hóa học và hơi độc mạnh. Hơn nữa, một số hoá chất có
liên quan đến quá trình hấp phụ vật lý, trong khi đó mật số chất khác được
SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

11

KHOA MÔI TRƯỜNG

hấp phụ hóa tính (Chloropicrin, cyanogen, chloride). Do đó đối với trường
hợp sau được quan tâm dùng than hoạt tính tẩm, với những tác nhân tẩm có
tính tương tác đến những hóa chất khác nhau.
3. Than hoạt tính dùng trong nhà máy nguyên tử:
Hệ thống lọc than hoạt tính được dùng trong các nhà máy nguyên tử để
hạn chế sự thoát ra những hơi khí phóng xạ và một số chất khí như: Krupton,
xenon thải ra môi trường. Mối quan tâm chính trong các phản ứng hạt nhân là
methyl iodide và khí trong điều kiện phản ứng không thành. Mặt khác, than
hoạt tính được dùng để khử helium được dùng như hơi khí bảo vệ trong phản
ứng lạnh và điều tiết bằng nước.
4. Thu hồi Gasoline, Propane và Butane từ khí tự nhiên:
Khí tự nhiên có chứa khoảng 3% propane và 4-5% hydrocarbon được
thu hồi bằng hấp phụ của than hoạt tính. Khoảng 35% propane và 70%
Butane và 98-99% Pentane và hydrocarbon được thu hồi bàng than hoạt tính.
5. Than hoạt tính dùng trong nước giải khát:
Rượu và rượu mạnh lọc qua than hoạt tính dạng hạt để thu hồi nguyên tố
có trong mẫu và dầu. Đối với rượu Brandy được lọc qua than hoạt tính thu hồi
những hương vị không mong muốn, được loại ra trong suốt quá trình sản xuất
và bảo quản. Than hoạt tính làm giảm lượng Aldehyde trong quá trình chưng
cất thô và làm tăng sự kết tụ. Trong sản xuất bia, than hoạt tính làm tăng chất
lượng ủ bia, cải tiến màu và tách hương vị làm tăng phênol và màu.
6. Lọc đường, dầu, mỡ:
Than hoạt tính được dùng trong công nghiệp đường chủ yếu để khử màu
cho đường có màu tốt hơn và cải tiến đáng kể những đặc tính của quá trình
sản xuất. Xử lý bằng than hoạt tính giúp cho việc tách những tác nhân trên bề
mặt và chất keo (chất đực trong phân tử lớn) làm tăng sức căng của bề mặt và

SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

12

KHOA MÔI TRƯỜNG

giảm độ nhớt. Điều này làm tăng tỷ lệ kết tinh của đường và tăng sự phân tách
si rô và chất kết tinh bằng phương pháp ly tâm.
Đối với dầu và mỡ, than hoạt tính được dùng trong quá trình liên kết chất
tẩy trắng để tách màu không mong muốn. Sự bổ sung của than hoạt tính cho
thấy chất tẩy trắng làm giảm lượng hổn hợp hấp phụ để thu được hiệu quả
mong muốn.
7. Than hoạt tính dùng trong y dược:
Một ứng dụng đặc biệt của than hoạt tính được dùng trong quá trình trị
bệnh khó thở, trong hệ tiêu hóa khử vi khuẩn, rất dễ được hấp phụ và hấp phụ
rất nhanh bằng than hoạt tính bởi vì trọng lượng phân tử cao.
Ngoài ra than hoạt tính còn được dùng để trị bệnh dịch vị và viêm ruột,
dùng làm thuốc giải độc trong những trường hợp ngộ độc từ nấm rơm, thực
phẩm, chất hoá học có nguồn gốc từ thực vật, dùng làm thuốc, phospho,
phenol…. Than hoạt tính dùng để lọc thuốc lá khử nicotine và khí độc khác
trong khói thuốc.

1.2.

Tổng quan về amoni

1.2.1. Ô nhiễm amoni trong nước ngầm nói chung và trên địa bàn Hà nội

nói riêng
a, Nguồn gốc ô nhiễm amoni trong nước ngầm
Amoni thật ra không quá độc đối với sức khỏe con người song do quá
trình khai thác, xử lý, lưu trữ NH 4+ chuyển hóa thành nitrit (NO2-) và nitrat
(NO3-). Nitrit là chất độc rất có hại cho sức khỏe con người do nó chuyển hóa
thành Nitrosamin, là một chất có khả năng gây ung thư.
Nitơ tồn tại trong hệ thủy sinh ở nhiều dạng hợp chất vô cơ và hữu cơ.
Các dạng vô cơ cơ bản với tỷ lệ khác nhau tùy thuộc vào môi trường nước và

SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

13

KHOA MÔI TRƯỜNG

nguồn gây ô nhiễm. Nitrat là muối Nitơ vô cơ tồn tại trong môi trường ở điều
kiện được sục khí đầy đủ là liên tục. Nitrit (NO 2-) tồn tại trong điều kiện đặc
biệt, còn amoniac (NH3-) tồn tại chủ yếu trong điều kiện kỵ khí. Amoni hòa
tan trong nước tạo thành dạng hyđroxit amoni (NH 4OH) và sẽ phân ly thành
ion amoni (NH4+) và ion hydroxit (OH-). Qúa trình oxi hóa có thể chuyển tất
cả các dạng Nito vô cơ thành ion nitrat, còn quá trình khử sẽ chuyển hóa
chúng thành dạng Nitơ.
Quá trình oxi hóa các dạng Nitơ vô cơ thành NO 3- được gọi là quá trình
Nitrat hóa. Quá trình khử nitrat là quá trình chuyển NO 3- thành khí Nitơ hoặc
oxi Nitơ. Quá trình cố định Nitơ là quá trình Nitơ trong không khí được cố

định vào hệ sinh học thông qua dạng amoni. Quá trình này đòi hỏi một năng
lượng đáng kể để chuyển hóa Nitơ không khí thành dạng Amon. Các protein
trong mùn động vật và thực vật sau đó có thể bị phân ly thành các amoni axit
rồi tiếp đên phân hủy thành amoni và các dạng Nitơ vô cơ trong nước đi vào
hệ sinh thái, cuối cùng chuyển hóa về dạng Nitơ vô cơ.
Có nhiều nguyên nhân dẫn đến tình trạng nhiễm bẩn amoni và các chất
hữu cơ trong nước ngầm nhưng một trong những nguyên nhân chính là do
việc sử dụng quá mức lượng phân bón hữu cơ, thuốc trừ sâu, hóa chất, thực
vật, đãgây ảnh hưởng nghiêm trọng đên nguồn nước, hoặc do quá trình phân
hủy các hợp chất hữu cơ và cá chất trên càng làm đẩy anh quá trình nhiễm
amoni trong nước ngầm.
Mức độ ô nhiễm phụ thuộc vào loại hình canh tác của từng khu vực, vì
vậy mức ô nhiễm amoni của từng khu vực là khác nhau. Theo đánh giá của
nhiều báo cáo và hội thảo khoa học thì tình trạng ô nhiễm amoni trong nước
ngầm đã được phát hiện tại nhiều vùng trong cả nước. Nhưng khu vực bị ô
nhiễm amoni trong nước ngầm nặng nề nhất trong cả nước là khu vự đồng
bằng Bắc Bộ. Theo khảo sát của trung tâm nghiêm cứu thuộc trung tâm khoa
học tự nhiên và công nghệ quốc gia và trường Đại Học Mỏ-Địa Chất thì phần
SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

14

KHOA MÔI TRƯỜNG

lớn nước ngầm khi vực đồng bằng Bắc Bộ gồm các tỉnh như Hà Nam, Nam

Định, Ninh Bình, Hải Dương, Hưng Yên, Thái Bình và phía nam Hà Nội đều
bị nhiễm bẩn amoni rất nặng. Xác suất các nguồn nước ngầm nhiễm amoni có
nồng độ cao hơn tiêu chuẩn nước sinh hoạt (3 mg/l) khoảng 70-80%. Trong
nhiều nguồn nước ngầm còn chứa nhiều hợp chất hữu cơ, độ oxi hóa có nguồn
đạt 30-40 mgO2/l. Có thể cho rằng phần lớn các nguồn nước ngầm đang sử
dụng không đạt tiêu chuẩn về amoni và các hợp chất hữu cơ.
b, Ô nhiễm amoni trong nước ngầm tại Hà Nội
Theo kết quả khảo sát của các nhà khoa học, Viện Địa lý thuộc Viện Hàn
lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam thì hầu như các mẫu nước ngầm sử
dụng trên địa bàn Hà Nội ở mức đáng báo động về tình trạng ô nhiễm amoni.
Hà Nội là nơi duy nhất của cả nước gần như sử dụng hoàn toàn nước ngầm
làm nguồn nước cấp cho sinh hoạt. Mặc dù quy định hàm lượng các chất Nitơ
trong nước là rất nghiêm ngặt song nước ngầm Hà Nội đang bị ô nhiễm
nghiên trọng đặc biệt là khu vực phía nam Hà Nội. Dưới đây là kết quả phân
tích hàm lượng amoni trong nước ngầm ở một số khu vực trên địa bàn Hà
Nội.
Bảng 1.1. Hàm lương NH4+ tại đầu ra của một số nhà máy nước ở Hà Nội
STT

Tên nhà máy
nước

[NH4+](mg/l) theo giá
Tiêu chuẩn Bộ
trị trung bình
Y tế 1329/2002 (mg/l)

1

Mai Dịch

0,85

2

Yên Phụ

1,45

3

Ngọc Hà

1,8

4

Ngô Sỹ Liên

0,6

5

Lương Yên

1,54

6

Tương Mai

8,09

7

Hạ Đình

15,2

8

Pháp Vân

23,2

1,5

Từ bảng 1.1 chúng ta có thể nhận thấy được hầu như nguồn nước ngầm Hà Nội đều bị ô
nhiễm amoni. Riêng các nhà máy phía nam thì bị ô nhiễm nặng chẳng hạn như: Tương Mai, Hạ

SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

15

KHOA MÔI TRƯỜNG

Đình riêng Pháp Vân thì rất nặng. Do vậy, sau khi qua hệ thống xử lý nước ở các nhà máy để cấp
cho người dân thì hàm lượng amoni trong nước vẫn còn ở mức cao, vượt tiêu chuẩn cho phép
nhiều lần.

1.2.2. Các phương pháp xử lý amoni trong nước ngầm
Trong nước ngầm các hợp chất nitơ có thể tồn tại dưới dạng các hợp chất
hữu cơ là: Nitrit, Nitrat và amoni. Có rất nhiều phương pháp xử lý amoni
trong nước ngầm đã được các nước trên thế giới thử nghiệm và đưa vào áp
dụng dưới đây là một số phương pháp xử lý amoni trong nước ngầm thường
được sử dụng.
a, Phương pháp Clo hóa nước đến điểm đột biến
Khi cho Clo vào nước, trong nước tạo ra axit hypoclorit
Cl2 + H2O ⇔ HCl + HOCl
Axit hypoclorit kết hợp với NH4+ tạo thành Cloramin. Khi nhiệt độ nước
≥200C, pH ≥7 phản ứng diễn ra như sau:
OH- + NH4+→ NH4OH ⇔ NH3 + H2O
NH3 + HOCl → NH2Cl + H2O monocloramin
NH2Cl + HOCl → NHCl2 + H2O dicloramin
NHCl2 + HOCl → NCl3 + H2O tricloramin
Quá trình kết thúc sau 3 phút khuậy trộn nhẹ. Tại điểm oxy hóa hết
Cloramin và trong nước xuất hiện Clo tự do gọi là điểm đột biến. Sau khi khử
hết NH4+ trong nước còn lại lượng clo dư lớn, phải khử clo dư trước khi cấp
cho người tiêu thụ.
- Khử Clo dư trong nước sau khi lọc bằng Natrisunfit (Na2SO3)
Na2SO3 + Cl2 + H2O → 2HCl + Na2SO4
- Khử Clo dư trong nước sau khi lọc bằng Trionatrisunfit (Na2S2O3)
4Cl2 + Na2S2O3 + 5H2O → 2NaCl+ 6HCl + 2H2SO4
SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

16

KHOA MÔI TRƯỜNG

Quá trình diễn ra hoàn chỉnh sau 15 phút khuấy trộn đều hóa chất và
nước.
b, Phương pháp làm thoáng
Muốn khử NH4+ ra khỏi nước bằng phương pháp làm thoáng, phải đưa
pH của nước nguồn lên 10.5 – 11.0 để biến 99% NH 4+ thành khí NH3 hòa tan
trong nước.
- Nâng pH của nước thô: Để nâng pH của nước thô lên 10.5 – 11.0
thường dùng vôi hoặc xút. Sau bể lọc pha axit vào nước để đưa pH từ 10.5 –
11.0 xuống còn 7.5
- Tháp làm thoáng khử khí amoniac NH3 thường được thiết kế để khử
khí amoniac có hàm lượng đầu vào 20 – 40 mg/l, đầu ra khỏi giàn hàm lượng
còn lại 1 – 2mg/l, như vậy hiệu quả khử khí của tháp phải đạt 90 – 95%. Hiệu
quả khử khí NH3 của tháp làm thoáng khi pH ≥11 phụ thuộc nhiều nhiệt độ
của nước.Khi nhiệt độ nước tăng, tốc độ và số lượng ion NH 4+ chuyển hóa
thành NH3 tăng nhanh.
c, Phương pháp sinh học
Lọc nước đã được khử hết sắt và cặn bẩn qua bể lọc chậm hoặc bể lọc
nhanh, thổi khí liên tục từ dưới lên. Do quá trình hoạt động vi khuẩn
Nitrosomonas oxi hóa NH4+ thành NO2- và vi khuẩn Nitrobacter oxy hóa NO2thành NO3- . Quá trình diễn ra theo phương trình:
NH4+ + 2O2 → NO3- + 2H+ + H2O
1.02NH4++ 1.89O2 + 2.02HCO3- → 0.21C5H7O2N + 1.0NO3- + 1.92 H2CO3 + 1.06H2O

d, Phương pháp trao đổi ion
Để khử NH4+ ra khỏi nước có thể áp dụng phương pháp lọc qua bể lọc
cationit. Qua bể lọc cationit, lớp lọc sẽ giữ lại ion NH 4+ hòa tan trong nước
trên bề mặt hạt và cho vào nước ion Na+.

SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

17

KHOA MÔI TRƯỜNG

Để khử NH4+ phải giữ pH của nước nguồn lớn hơn 4 và nhỏ hơn 8. Vì
khi pH ≤ 4, hạt lọc cationit sẽ giữ lại cả ion H + làm giảm hiệu quả khử NH4+ .
Khi pH > 8 một phần ion NH4+ chuyển thành NH3 dạng khí hòa tan không có
tác dụng với hạt cationit.
e, Phương pháp sử dụng màng lọc
Màng lọc thẩm thấu ngược RO có thể được sử dụng để loại bỏ
Amoni.Khi sử dụng màng RO yêu cầu phải xử lý nước trước khi lọc, làm
mềm, khử clo. Nước sau khi qua màng RO cần được điều chỉnh pH, bổ sung
chất ức chế ăn mòn và khử trùng.
f, Các công nghệ khử amoni mới
+ Bể lọc sinh học: Bể lọc sinh học đồng thơig loại bỏ amoni, sắt, mangan,
nồng độ amoni nước cấp khoảng 0,5 – 3 mg/l có thể được giảm lên đến 82%
trong một số điều kiện hoạt động.

+ Khử ion bằng điện: Quá trình này sử dụng một hấp phụ của các ion trên bề
mặt của hai điện cực tích điện trái dấu, quá trình loại bỏ amoni lên đến 88% ở
nồng độ 1mg/l.
+ Màng phản ứng sinh học: Màng phản ứng sinh học được áp dụng chủ yếu
trong xử lý nước thái nhưng gần đây đã được coi là công nghệ mới trong xử
lý nước cấp. Hiệu quả xử lý đạt được trong khoảng 89 – 98%.
1.2.3. Tình hình nghiên cứu xử lý amoni ở nước ta
Trong những năm gần đây chúng ta có một số công trình nghiên cứu xử
lý các hợp chất hữu cơ chứa Nitơ trong nước cấp cũng như nước thải. Các
nghiên cứu còn hạn chế chưa đầy đủ nhưng có thể liệt kê một số công trình
nghiên cứu sau đây:
- Nghiên cứu xử lý N-Amoni trong nước ngầm Hà Nội. Nguyễn Văn
Khôi, Cao thế Hà (2002) – Đề tài cấp thành phố 01C-09/11-2002.

SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

18

KHOA MÔI TRƯỜNG

- Các đề tài xử lý Amoni quy mô nhỏ của viện khoa học và công nghệ
Việt Nam bằng phương pháp vi sinh, chủ trì đề tài Nguyễn Văn Nhị.
- Đề tài xử lý Nitơ quy mô nhỏ bằng phương pháp trao đôi ion với vật
liệu Zeolit, chủ trì Nguyễn Hưu Phú- Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
- Nghiên cứu xử lý amoni trong nước ngầm bằng điện thẩm tách (EDR),

chủ trì đề tài Nguyễn Thị Hà, đề tài cấp Đại học quốc gia Hà Nội, mã số
QT.05.36,2005.
Phần lớn các đề tài trên đều khẳng định có thể xử lý tốt amoni trong
nước ngầm cũng như trong nước thải. Đối với quy mô vừa và nhỏ thì phương
pháp trao đổi ion được sử dụng hiệu quả và dễ dàng hơn.
1.3. Tình hình nghiên cứu về chế tạo than hoạt tính
1.3.1. Tình hình nghiên cứu chế tạo than ngoài nước
a, Với nguyên liệu lõi ngô
Than lõi ngô có thành phần khối lượng 63,13 % C; 4,41% H; 0,46% N;
31,74% O và 0,21% tro. Than xốp được than hóa ở 800 0C trong 1 giờ, hoạt
hóa bởi KOH/vật liệu = 4:1 thu được than có thành phần khối lượng là 92,73
% C; 0,63 % H; 0,41 % N; 5,72 % O và 0,51% tro.Khi tăng thời gian hoạt hóa
và nhiệt độ thìđộ xốp sẽ tăng với hiệu suất cacbon xốp từ 27 - 46%. Mẫu được
hoạt hóa tốt nhất ở tỉ lệ KOH : vật liệu = 6 : 1 ở 800 0C trong 1 giờ.
Các chất biến tính (hoạt hóa) lõi ngô có thể sử dụng là axit phosphoric,
axit sunfuric, KOH, Na2CO3.
b, Với nguyên liệu trấu
Tác giả Vlaev và cộng sự (2011) đã nghiên cứu và chế tạo được hai loại
tro trấu đen ký hiệu BRHA (than hóa trong điều kiện có khí trơ, nitơ) và tro
trấu trắng ký hiệu WRHA (than hóa trong điều kiện có không khí).

SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

19

KHOA MÔI TRƯỜNG

Với nguyên liệu này tác giả đã nghiên cứu làm sạch nguồn nước có ô
nhiễm chất hữu cơ như dầu thô và nhiên liệu diesel bằng kỹ thuật huyền phù
sử dụng tro trấu làm chất mang vi sinh. Do đặc tính tro đen có tính chất không
phân cực, còn tro trắng phân cực nên dung lượng hấp phụ của tro đen cao hơn
tro trắng (vì dầu không phân cực).
Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, dung lượng hấp phụ của vật liệu cao và
giá thành thấp, rất có thể thành công cho việc xử lý các nguồn nước loang dầu
từ đáy thuyền. Cả hai loại vật liệu này có độ xốp cao và diện tích bề mặt lớn,
diện tích bề mặt của tro trắng và tro đen lần lượt là 228 và 241 m 2/g, thể tích
xốp là 0,22-0,25 cm3/g, bán kính mao quản trung bình 1,8 – 2,0 nm. Do vậy,
diện tích bề mặt của tro trắng là: 228 m2/g và của tro đen là 241 m2/g.
c, Với nguyên liệu cám gạo
Tác giả R.M. Suzuki và cộng sự người Brazil cũng đã nghiên cứu chế
tạo than hoạt tính từ cám gạo có diện tích bề mặt 652 m 2/g và thể tích xốp
0,137 cm3/g.
Cám thô được hoạt hóa bởi hai loại là nước và axit, với nước (tỷ lệ 2:1)
làm khô ở 1000C trong 3 giờ ký hiệu là RRBAC và hoạt hóa với axit (tỷ lệ
1:1) trong vòng 24 tiếng ở nhiệt độ 1500C được ký hiệu là ARBAC.
Cả hai loại vật liệu được hoạt hóa ở 40-1200C, với hiệu suất than hóa của
RRBAC thấp (khoảng 13-14%), nhưng hiệu suất than hóa của ARBAC cao
hơn khoảng 20-24%.
Chỉ số iod của ARBAC cao hơn RRBAC, chúng dao động từ 100-250
mg/g.Diện tích bề mặt của ARBAC (652 m2/g), độ xốp 0,137 cm3/g cao hơn
RRBAC (260 m2/g) độ xốp 0,025 cm3/g, diện tích bề mặt than hóa ở 90 phút
cao hơn 60 phút. Chỉ số iod cao hơn có thể chỉ ra rằng diện tích bề mặt của
các vi mao quản và mao quản trung bình cao hơn, chủ yếu thể tích lỗ vi mao

SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

20

KHOA MÔI TRƯỜNG

quản (40%) và mao quản trung bình, mao quản lớn chỉ chiếm 3,7 %, vật liệu
đã được bán với giá 20 USD/kg.
1.3.2. Tình hình nghiên cứu chế tạo than trong nước
a, Với nguyên liệu mụn dừa
Tại Việt Nam, than hoạt tính được nghiên cứu từ những năm 60 của thế
kỷ trước và được sản xuất từ nguyên liệu than đá + dầu cốc hay từ bã mía
(Nhà máy phân đạm Bắc Giang) theo công nghệ của Trung Quốc. Các loại
sản phẩm trên có chất lượng không cao, sản lượng thấp vì không đáp ứng
được chất lượng.
Vào thập kỷ 90, nhà máy than hoạt tính Trà Bắc (liên kết giữa Trà Vinh
và Bắc Giang) được đưa vào hoạt động, sản phẩm được sản xuất từ sọ dừa với
chất lượng tốt (diện tích bề mặt ~ 1000 m 2/g). Sản phẩm có nhiều dạng: xử lý
nước, nước thải (TW1, TW2) hay xử lý khí (TA1, TA2, TA3). Sản lượng hàng
năm của nhà máy đạt xấp xỉ 1000 tấn, phần lớn dành cho xuất khẩu (sang Nhật,
Đài Loan).
Hiện nay đã có một cơ sở tư nhân tại Hòa Bình sản xuất than từ tre (dạng
nguyên liệu thô) để xuất khẩu sang Nhật và Hàn Quốc với sản lượng không
quá 10 tấn/tháng.
b, Với nguyên liệu lõi ngô
Việt Nam có diện tích trồng ngô rất lớn, theo số liệu thống kê sơ bộ của

Tổng cục Thống kê năm 2007 thì nước ta có tổng diện tích trồng ngô là
1067,9 nghìn ha, với sản lượng 4107,5 nghìn tấn, tỷ lệ hạt/bắp đạt trung bình
75 – 80%, như vậy mỗi vụ thải ra khoảng 821,5 - 1026,9 nghìn tấn lõi ngô, lõi
ngô nhiều không có chỗ đổ nên các chủ lò sấy chút ra ven đường, gây ô
nhiễm môi trường. Một số nơi đã sử dụng lõi ngô để làm nguyên liệu trồng
nấm, tuy nhiên với một lượng rất nhỏ. Một số nơi bà con nông dân đã lấy về
làm củi đun, nhưng do một số nhược điểm như nhiệt lượng thấp, cồng kềnh
SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

21

KHOA MÔI TRƯỜNG

(tốn nhiều diện tích để tích trữ), lửa nhanh tàn, nên chỉ được dùng rất ít; phần
lớn vẫn thải bỏ ra môi trường.
Ngày nay, người ta đã phát hiện ra rất nhiều công dụng của lõi ngô: có
thể được chế tạo làm thức ăn cho gia súc, có thể lên men lõi ngô để thu được
ancol etylic hoặc axit lactic, người ta còn phối trộn lõi ngô với bê tông để trở
thành bê tông lõi ngô có đặc tính rất nhẹ. Đặc biệt, đã có nhiều công trình
nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ lõi ngô. Lõi ngô cũng được ứng dụng
hiệu quả trong việc chế tạo vật liệu hấp phụ trong xử lý môi trường với giá
thành rẻ, quy trình chế tạo vật liệu đơn giản nên việc nghiên cứu và đưa ra
quy trình hoàn chỉnh nhằm tận dụng những nguồn nguyên liệu sẵn có ở Việt
Nam trong việc xử lý môi trường là rất có ý nghĩa. Thành phần chủ yếu của
lõi ngô là cellulose (khoảng 80%) và lignin (khoảng 18%), nên rất khó bị vi

sinh vật phân hủy. Các nghiên cứu cũng cho thấy lõi ngô có khả năng tách các
kim loại nặng hòa tan trong nước nhờ vào cấu trúc nhiều lỗ xốp và thành phần
gồm các polyme như xenluloza, hemixenluloza, pectin, lignin và protein. Các
hợp chất polyphenol như tanin, lignin trong gỗ được cho là thành phần hoạt
động có thể hấp phụ các kim loại nặng. Than hoạt tính chế tạo từ lõi ngô có
cấu trúc dạng sợi, hệ thống xốp bao gồm hệ mao quản lớn có kích thước 10 50µm và hệ mao quản nhỏ.
Có thể thấy lõi ngô rất thích hợp để làm vật liệu cacbon hóa, vừa tiết
kiệm được chi phí đáng kể, đồng thời tận dụng được lượng lõi ngô thải ra.
Hiện nay, phương pháp hấp phụ được sử dụng rộng rãi để xử lý nước
thải vì phương pháp này đơn giản dễ thực hiện, tiến hành được ở quy mô lớn
và chi phí hợp lý. Phương pháp này cho phép xử lý nước thải chứa một hoặc
nhiều loại chất bẩn khác nhau, kể cả khi nồng độ trong nước rất thấp, trong
khi đó dùng các phương pháp khác để xử lý không cho kết quả mong muốn
hoặc cho hiệu suất rất thấp.

SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

22

KHOA MÔI TRƯỜNG

Như vậy, phương pháp hấp phụ còn có thể dùng để xử lý triệt để nước
thải sau khi đã xử lý bằng phương pháp khác mà cụ thể với đề tài tốt nghiệp
tôi đã chọn là “ xử lý amoni trong nước ngầm bằng than cacbon hóa ” là rất
phù hợp.

SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

23

KHOA MÔI TRƯỜNG

CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM
2.1. Chế tạo than Cacbon
2.1.1. Chuẩn bị nguyên vật liệu, thiết bị
Nguồn nguyên liệu cho sản xuất than hoạt tính là những nguyên liệu có
hàm lượng cacbon cao nhưng lại chứa ít các thành phần vô cơ khác như gỗ,
than non, than bùn, than đá,.... Bên cạnh đó, rất nhiều loại chất thải nông
nghiệp như vỏ trấu, vỏ dừa, lõi ngô,....có thể chuyển thành than hoạt tính với
giá thành phù hợp bởi nguồn nguyên liệu này có sẵn, rẻ tiền, hàm lượng
cacbon cao và thành phần vô cơ thấp.
Trong đề tài này chúng tôi đã chọn lõi ngô làm nguyên liệu để chế tạo
than hoạt tính dùng cho xử lý amoni trong nước ngầm tại khu vực Hà Nội.
Các thiết bị được sử dụng trong quá trình chế tạo than bao gồm, tủ sấy,
máy nghiền, bộ sàng rây kích thước của lõi ngô sau khi nghiền, lò nung, và
một số vật dụng khác.
2.1.2. Chế tạo và biến tính than hoạt tính
Chế tạo than hoạt tính bằng cách kết hợp hai giai đoạn, giai đoạn than
hóa và hoạt hóa được tiến hành đồng thời. Lõi ngô sau khi nghiền sẽ được
nhiệt phân với sự tham gia của các chất hoạt hóa trong điều kiện không có

oxy.
Than hoá là quá trình phân huỷ nhiệt - tách loại các chất có khả năng bay
hơi, tạo ra khối than có cấu trúc xốp ban đầu. Than hoá được thực hiện trong
môi trường không có oxy nhằm ngăn chặn hiện tượng hao hụt carbon bay hơi
(CO, CO2). Chất lượng và hiệu suất than hoá phụ thuộc vào các thông số: tốc
độ nâng nhiệt độ, nhiệt độ và thời gian ủ cuối cùng cũng như nguyên liệu để
sử dụng. Tốc độ nâng nhiệt chậm gây ra quá trình bốc hơi chậm và hiệu suất
thu hồi than cao.

SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

24

KHOA MÔI TRƯỜNG

Trong giai đoạn than hoá, các thành phần không phải là cacbon trong
nguyên liệu, ví dụ: oxy, hydro, lưu huỳnh được tách loại dưới dạng sản phẩm
khí qua quá trình phân huỷ nhiệt (nhiệt phân) của nguyên liệu. Thành phần
cacbon còn lại sẽ “nhóm lại” tạo ra các lớp có cấu trúc vòng thơm với một
mức độ nào đó của cấu trúc phẳng. Sự sắp xếp các lớp vòng thơm thường là
không theo trật tự, dẫn đến tạo ra các khoảng không gian trống giữa các lớp.
Các khoảng không gian trống tạo ra sẽ là nơi tích tụ các sản phẩm hắc ín, các
sản phẩm phân huỷ nhiệt hoặc chính bởi các nguyên tử cacbon không nằm
trong vòng thơm. Khoảng không gian trống chính là các mao quản, quy định
tính năng hấp phụ của than hoạt tính.

Quá trình hoạt hoá về thực chất là sử dụng các tác nhân hoá học phản
ứng với carbon tạo ra các sản phẩm bay hơi hoặc có thể hoà tan khi rửa với
nước. Lượng than mất đi do phản ứng hoá học tạo ra độ xốp của than. Trong
quá trình hoạt hoá xảy ra hai quá trình kế tiếp nhau: khuếch tán của các tác
nhân hoạt hoá trong hạt than và phản ứng giữa chúng với các nguyên tử than
trên bề mặt. Với phần lớn tác nhân hoạt hoá, phản ứng hoá học có tốc độ
chậm hơn. Tạo ra phản ứng xảy ra đều khắp thể tích của hạt than sẽ quyết
định chất lượng của sản phẩm và đó chính là bí quyết công nghệ của các hãng
sản xuất than hoạt tính. Trong quá trình hoạt hoá, một lượng than bị hao hụt,
mức độ hao hụt càng lớn thì độ xốp của than càng tăng. Đối với mỗi loại
nguyên liệu, khống chế lượng than hao hụt để tạo ra sản phẩm mong muốn là
một trong các thông số kiểm soát của quá trình sản xuất.
Trong quá trình nhiệt phân, chất hoạt hoá có tác dụng thúc đẩy phản ứng
dehydrat, kìm hãm sự hình thành các tạp chất dễ bay hơi (axit axetic,
metanol) để tăng hiệu quả hình thành than.
Việc thực hiện ngâm axit trước khi nung với mục đích biến tính than
trong lúc nung than luôn, sẽ giúp gắn các nhóm chức axit lên trên bề mặt của
than giúp cho khả năng xử lý amoni của than tốt hơn.
SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

25

KHOA MÔI TRƯỜNG

Các bước chế tạo than được thực hiện trong đồ án như sau:

Bước 1: Lõi ngô trước tiên được rửa sạch phơi khô tự nhiên dưới ánh
nắng mặt trời hoặc được sấy trong tủ sấy ở nhiệ độ 1050C.
Bước 2: Tiếp theo lõi ngô sẽ được nghiền nhỏ bằng máy nghiền về kích
thước hạt phù hợp, và được sàng ray để dạt kích thước hạt từ 0.5-2mm.
Bước 3: Ngâm lõi ngô với axit H3PO4 ở các nồng độ khác nhau và tỷ lệ
khác nhau để khảo sát điều kiện biến tính than, để trong 24h.
Ở phần này chúng tôi thực hiện biến tính than bằng cách ngâm với axit
H3PO4 ở các nồng độ 30%, 50%, 70%. Và ứng với mỗi nồng độ trên sẽ được
ngâm theo tỷ lệ 1:1, 1:1,5, 1:3. (nghĩa là ứng với 1g lõi ngô thì tương ứng sẽ
là 1, 1,5, 3ml axit H3PO4).
Bước 4: Tiến hành đem lõi ngô đã ngâm axit đi nung ở trong lò. Mẫu sẽ
được nhồi vào chén nung và được đậy kín nắp để tránh sự có mặt của không
khí trong quá trình nung, đặt chén vào lò và tiến hành cài đặt nhiệt độ trên
thiết bị để nung than ở nhiệt độ thích hợp.Trong nghiên cứu này, chúng tôi
thực hiện nung ở 4000C, 5000C và 7000C. Lò sẽ được cài đặt nhiệt độ để nâng
nhiệt đến nhiệt độ mong muốn trong 1h và khi đạt đủ nhiệt độ thì được giữ ở
nhiệt độ đó trong 1h.
Bước 5: Sau khi hết thời gian nung thu được than và tôi tiếp tục ngâm
với NaOH 0,4M tỷ lệ 1:20 ( nghĩa là ứng với 1g than thì sẽ là 20ml NaOH)
trong 24h, rồi rửa than về pH 6-8. Cụ thể điều kiện biến tính than lõi ngô
được thể hiện trong quy trình và bảng dưới đây.
Axit hóa bằng H3PO430, 40, 50% với
tỉ lệ 1:1, 1:1,5, 1:3
Nung trong lò nung ở nhiệt độ 4000C, 5000C và 7000C
Sau đó ngâm NaOH 0,4M (24h) và Rửa than đến PH không đổi
Nghiền lõi ngô 0,5mm – 2mm
Ngâm trong thời gian
24h

SVTH: Nguyễn Văn Long

Lớp: ĐH1KM