Chế tạo than hoạt tính từ xơ dừa và ứng dụng xử lý Nitrit trong nước thải

CHẾ TẠO THAN HOẠT TÍNH TỪ XƠ DỪA
VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ NITRIT TRONG NƢỚC THẢI
ThS. Phạm Thị Minh Thúy, Khoa Môi Trường
Abstract
This work studies the activated carbon made from coconut fiber and waste water treatment
capabilities of this type of activated carbon. The results showed that this adsorbent has good adsorption
capacity and nitrite ions that can be applied to environmental remediation.
1. Đặt vấn đề
Hiện nay, với sự phát triển mạnh mẽ của các khu công nghiệp, các khu chế xuất đã làm tăng nhanh
hàm lượng các chất gây ô nhiễm trong nước thải[1][3]. Đã có nhiều công trình nghiên cứu, sử dụng nhiều
phương pháp khác nhau nhằm tách loại các tác nhân gây ô nhiễm trong môi trường nước nói chung và loại bỏ
nitrit nói riêng. Mỗi phương pháp đều có ưu - nhược điểm riêng, trong đó phương pháp hấp phụ được áp
dụng rộng rãi và cho kết quả khả thi[2]. Trong nghiên cứu này chúng tôi đề cập đến khả năng hấp phụ của
than hoạt tính chế tạo từ xơ dừa đối với ion nitrit.
2. Thực nghiệm
2.1. Dụng cụ - hoá chất
- pH của dung dịch được đo bằng máy đo pH 315i/SET (CHLB Đức)
- Nồng độ ion nitrit được xác định bằng phương pháp đo quang với thuốc thử axit sunfanilic (Griess
A) và α - naphtylamin (Griess B), được đo trên máy UV - VIS 752M (Trung Quốc).
- Các hóa chất được sử dụng để nghiên cứu có độ tinh khiết PA
- Máy khấy từ, tủ sấy, các loại bình tam giác, pipet…
2.2. Chế tạo than hoạt tính từ xơ dừa
Xơ dừa băm nhỏ, rửa sạch bằng nước cất, được phơi khô tự nhiên và được sấy khô ở nhiệt độ 80 – 900C
trong 24 giờ. Cho xơ dừa vào cốc thủy tinh và đốt bằng H2SO4 98% theo tỷ lệ 1:1 về khối lượng, ngâm trong
24 giờ. Sản phẩm sau khi đốt bằng H2SO4 98% được rửa sạch nhiều lần bằng nước cất rồi ngâm trong dung
dịch NaHCO3 2% trong 24 giờ. Lọc lấy sản phẩm và rửa sạch bằng nước cất đến môi trường trung tính. Sấy
khô ở 120 – 1500C trong vòng 6 giờ rồi nghiền nhỏ đến kích thước khoảng 0,25 – 2,0 mm, thu được than
hoạt tính.
2.3. Khảo sát ảnh hƣởng của pH đến quá trình hấp phụ nitrit của than hoạt tính
Cho vào 7 bình tam giác dung tích 250ml mỗi bình 0,5g than hoạt tính rồi thêm vào mỗi bình 50 ml
dung dịch nitrit nồng độ 10mg/l. Đem lắc trên máy lắc trong 60 phút. Lọc bằng giấy lọc, lấy nước lọc, xác

định nồng độ nitrit còn lại. Kết quả thu được thể hiện ở bảng 1 và hình 1.
Bảng 1. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ nitrit của than hoạt tính
STT

pH

Nồng độ đầu (mg/l)

Nồng độ sau (mg/l)

Hiệu suất (%)

1

2

10

0,764

90,36

2

3

10

1,353

86,47

3

4

10

0,848

91,52

4

5

10

1,246

87,54

5

6

10

5,619

43,81

6

7

10

7,076

29,24

7

8

10

7,682

23,18


Hiệu suất (%)
100
80
60

pH

40
20
1

3

5

7

9

Hình 1. Ảnh hưởng của của pH đến khả năng hấp phụ nitrit của than hoạt tính
Kết quả thực nghiệm cho thấy trong dải pH từ 2 – 4, hiệu suất hấp phụ của than hoạt tính tăng dần.
Khi tăng pH thì hiệu suất hấp phụ giảm dần. Điều này cho thấy khả năng hấp phụ nitrit của than hoạt tính
phụ thuộc nhiều vào pH và chọn pH = 4 là giá trị pH tối ưu cho quá trình thực nghiệm.
2.4. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến khả năng hấp phụ nitrit của than hoạt tính
Cho vào 7 bình tam giác 250 ml mỗi bình 50ml dung dịch nitrit nồng độ 10 mg/l và 0,5g than hoạt
tính. Điều chỉnh pH của các dung dịch đến pH = 4. Lắc các bình trên máy lắc trong các khoảng thời gian
khác nhau từ 0,5 – 4 giờ. Lọc lấy nước lọc, xác định nồng độ nitrit còn lại. Kết quả thu được thể hiện ở
bảng 2 và hình 2.
Bảng 2. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ nitrit của than hoạt tính
STT Thời gian (giờ)
Nồng độ đầu (mg/l)
Nồng độ sau (mg/l)
Hiệu suất (%)
1

0,5

10

3,759

62,41

2

1,0

10

2,422

75,78

3

1,5

10

1,639

83,61

4

2,0

10

0,648

93,52

5

3,0

10

0,613

93,87

6

3,5

10

0,554

94,46

7

4,0

10

0,385

95,15

Hiệu suất (%)
100
90
80
70

Thời gian (h)

60
0

1

2

3

4

5

Hình 2. Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ nitrit của than hoạt tính

Kết quả cho thấy hiệu suất hấp phụ tăng dần theo thời gian. Sau 2 giờ hiệu suất hấp phụ nitrit của than
hoạt tính tăng nhanh, tương đối ổn định. Nếu tiếp tục tăng thời gian thì hiệu suất hấp phụ nitrit của than hoạt
tính vẫn tăng nhưng không đáng kể. Chọn thời gian tối ưu để hấp phụ nitrit đối với than hoạt tính là 2 giờ.
2.5. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của khối lƣợng than hoạt tính đến khả năng hấp phụ nitrit
Cho vào 7 bình tam giác 250 ml mỗi bình 50ml dung dịch nitrit nồng độ 10 mg/l. Điều chỉnh pH
của các dung dịch đến pH = 4. Cho vào mỗi bình từ 0,5 – 1,9g than hoạt tính. Lắc các bình trên máy lắc
trong thời gian 2 giờ. Lọc lấy nước lọc, xác định nồng độ nitrit còn lại. Kết quả thu được thể hiện ở bảng
3 và hình 3.
Bảng 3. Ảnh hưởng của khối lượng than hoạt tính đến khả năng hấp phụ nitrit
STT

Khối lƣợng (kg)

Nồng độ đầu
(mg/l)

Nồng độ sau
(mg/l)

Hiệu suất (%)

1

0,3

10

4,744

55,26

2

0,5

10

1,565

84,35

3

0,7

10

0,758

92,42

4

1,1

10

0,762

92,48

5

1,3

10

0,684

93,16

6

1,5

10

0,737

92,63

7

1,9

10

0,587

94,22

Hiệu suất (%)
100
90
80
70
Khối lƣợng (g)

60
50
0

0.5

1

1.5

2

Hình 3. Ảnh hưởng của khối lượng than hoạt tính đến khả năng hấp phụ nitrit
Kết quả cho thấy khi khối lượng than hoạt tính tăng dần thì hiệu suất hấp phụ tăng dần. Hiệu suất
hấp phụ tăng nhanh khi khối lượng than hoạt tính tăng từ 0,3 – 0,7g. Tiếp tục tăng khối lượng than hoạt
tính, hiệu suất hấp phụ vẫn tăng nhưng không đáng kể, quá trình hấp phụ gần như đạt bão hòa. Chọn khối
lượng than hoạt tính tối ưu là 0,7g cho các nghiên cứu tiếp theo.
2.6. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ nitrit đến khả năng hấp phụ của than hoạt tính
Cho vào 8 bình tam giác dung tích 250 ml mỗi bình 50ml dung dịch nitrit với các nồng độ khác
nhau và 0,7g vật liệu hấp phụ. Điều chỉnh pH = 4 và tiến hành lắc trong khoảng thời gian 2 giờ. Lọc và
xác định nồng độ nitrit sau xử lý. Kết quả thu được thể hiện ở bảng 4 và hình 4, hình 5.
Bảng 4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ nitrit đến khả năng hấp phụ của than hoạt tính

STT

C0 (mg/l)

Cf (mg/l)

Tải trọng hấp phụ q (mg/g)

Tỷ lệ Cf/q

1

10

0,302

0,485

0,623

2

20

0,675

0,968

0,698

3

50

1,824

2,408

0,757

4

100

4,062

4,799

0,846

5

200

10,023

9,499

1,055

6

300

20,487

13,989

1,465

7

400

35,655

18,219

1,957

8

500

70,25

21,488

3,269

q (mg/g)
25
20
15
10
5

Cf (mg/l)

0
0

20

40

60

80

Hình 4. Ảnh hưởng của nồng độ nitrit dến khả năng hấp phụ của than hoạt tính
30
y = 0,0399x + 0,6138
R² = 0.974

25
20
15

10
5
0
0.5

1

1.5

2

2.5

3

Hình 5. Sự phụ thuộc của Cf/q vào nồng độ cân bằng Cf

3.5


Kết quả thực nghiệm cho thấy sự hấp phụ nitrit được miêu tả theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir
y = 0,0399x + 0,6138
ta có: tgα = 1/qmax hay qmax = 25,01(mg/g)
3. KẾT LUẬN
- Đã chế tạo được than hoạt tính từ xơ dừa với chất oxi hóa mạnh là axit sunfuric
- Đã xác định được thời gian đạt cân bằng hấp phụ của vật liệu là 2 giờ.
- Đã khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu đối với ion nitrit tốt nhất ở pH = 4.
- Đã khảo sát ảnh hưởng của khối lượng than hoạt tính đến quá trình hấp phụ đối với ion nitrit. Khối lượng
vật liệu hấp phụ tối ưu là 0,7g.
- Đã xác định được tải trọng hấp phụ cực đại của vật liệu là 25,01mg/g

4. TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Đình Bảng, Giáo trình các phương pháp xử lý nước và nước thải, NXB Đại học Khoa học tự
nhiên, Hà Nội 2004
2. Lê Văn Cát, Hấp phụ và trao đổi ion trong kỹ thuật xử lý nước và nước thải, Nhà xuất bản thống kê, Hà
Nội 2002
3. Trịnh Thị Thanh, Độc học môi trường và sức khoẻ con người. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội
2001