Nghiên cứu sử dụng lõi ngô làm chất hấp phụ để lọc amoni ra khỏi nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG LÕI NGÔ LÀM CHẤT HẤP PHỤ ĐỂ
LỌC AMINI RA KHỎI NƯỚC

Trình độ đào tạo

: Đại học chính quy

Ngành

: Công nghệ kỹ thuật hóa học

Chuyên ngành

: Hóa dầu

Giảng viên hướng dẫn : ThS. Diệp Khanh
Sinh viên thực hiện

: Bùi Thị Thùy Dung

MSSV

: 12030272

Lớp

: DH12HD

Bà rịa - Vũng Tàu, năm 2016
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI
ĐỒ ÁN/ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP
(Đính kèm Quy định về việc tổ chức, quản lý các hình thức tốt nghiệp ĐH, CĐ ban
hành kèm theo Quyết định số 585/QĐ-ĐHBR VT ngày 16/7/2013 của Hiệu trưởng
Trường Đại học BR-VT)

Họ và tên sinh viên: Bùi Thị Thùy Dung

Ngày sinh: 9/10/1994

MSSV

: 12030272

Lớp: DH12HD

Địa chỉ

: 106/1A Hàn Thuyên, phường 11, thành phố Vũng Tàu, tỉnh

Bà Rịa - Vũng Tàu
E-mail:
Trình độ đào tạo: Đại học
Hệ đào tạo: Chính quy

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học
Chuyên ngành: Hóa dầu
1. Tên đề tài: Nghiên cứu sử dụng lõi ngô làm chất hấp phụ để lọc amoni ra

khỏi nước
2. Giảng viên hướng dẫn: ThS. Diệp Khanh
3. Ngày giao đề tài: 22/2/2016
4. Ngày hoàn thành đồ án/ khoá luận tốt nghiệp: 22/6/2016

Bà Rịa-Vũng Tàu, ngày…tháng...năm 2016
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

TRƯỞNG BỘ MÔN

TRƯỞNG KHOA


(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CAM ĐOAN

Toi cam doan do an tot nghiep nay la cöng trinh nghien cuu cua rieng toi va duoc

su huong dan khoa hoc cua ThS. Diep Khanh. Cac noi dung nghien cuu, ket qua trong
de tai nay la trung thuc va chua cong bo duoi bat ki hinh thuc nao truoc day. Trong
luan van co su dung mot so nhan xet, danh gia cüng nhu so lieu cua cac tac gia, co
quan to chuc khac nhau deu co trich dan va chu thich ro rang ve nguon goc.
Neu phat hien bat cu gian lan nao toi xin hoan toan chiu trach nhiem ve noi dung
luan van cua minh va chiu moi hinh thuc ki luat theo quy dinh.
Vũng Tàu, ngày…tháng…năm 2016
Sinh viên thực hiện

Bùi Thị Thùy Dung


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn đến trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu, khoa
Hóa học va Công nghệ thực phẩm đã tạo điều kiền cho tôi mượn dụng cụ và phòng thí
nghiệm để hoàn thành đồ án này.
Đặc biệt, tôi gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS. Dipeej Khanh đã tận tình hướng
dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu đề tài.
Cảm ơn Quý thầy cô khoa Hóa học va Công nghệ thực phẩm, trường Đại học Bà
Rịa – Vũng Tàu đã dạy dỗ và truyền đạt kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập
tại trường.
Xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô Hội đồng chấm đồ án tốt nghiệp đã dành thời
gian đọc và đưa ra những lời nhận xét giúp tôi hoàn thiện đồ án này.
Cảm ơn gia đình và bạn bè đã tiếp thêm niềm tin, nghị lực và giúp đỡ tôi trong suốt
thời gian qua
Xin gửi đến lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất!
Vũng Tàu, ngày ... tháng ... năm 2016
Sinh viên

Bùi Thị Thùy Dung

MỤC LỤC

38

5


DANH MỤC CÁC TỪ VIÉT TẮT
SEM: Scanning Electron Microscope (Kính hiển vi điện tử truyền qua) XRD: X-ray
Diffraction (Nhiễu xạ tia X)

6


DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.8: Ảnh hưởng của độ pH đến quá trình hấp phụ Amoni của lõi ngô biến tính
52
53
Bảng 3.9: Các thông số của quá trình tái hấp phụ
DANH MỤC HÌNH

7


LỜI MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài

Nền kinh tế phát triển và dân số tăng nhanh phát sinh rất nhiều hệ lụy liên quan
như tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng. Ô nhiễm xuất hiện ở nhiều
nơi cả trong môi trường đất, nước lẫn không khí. Một trong những hình thức phổ biến
và dễ nhận thấy nhất đó là ô nhiễm nước. Ô nhiễm nước được gây ra bởi rất nhiều
nguyên nhân khác nhau như các ion vô cơ hòa tan (SO 42-, Cl-, PO43-), các muối nitơ
(NH4+, NO3-, NO2), các kim loại nặng (Hg, Pb, As, Cr), các vi sinh vật....chính những
chất này gây nguy hại không nhỏ đến người và động vật. Ô nhiễm nước bởi các hợp
chất nitơ nói chung và amoni nói riêng có thể là do quá trình xuyên thấm từ tầng nước
mặt xuống các tầng phía dưới qua các cửa sổ địa chất thủy văn, nếu như nguồn nước
mặt ô nhiễm thì nguồn nước ngầm cũng theo đó mà ô nhiễm. 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, như ở phần lớn nước ngầm khu vực đồng bằng
Bắc Bộ gồm các tỉnh: Hà Tây, 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 ở các tỉnh này nhiễm amoni có nồng độ cao hơn tiêu chuẩn nước
sinh hoạt (3mg/l) khoảng 70 - 80%, còn nước ngầm ở trạm Đông Thạch (huyện Hóc
Môn, thành phố Hồ Chí Minh) cũng bị ô nhiễm amoni nặng (68,73 mg/l cao gấp 1,9
lần so với năm 2005) [1]. Hợp chất của Nitơ ở trong trường nước ngầm có pH từ 6 đến
8 thì nitơ nằm chủ yếu dưới dạng NH4+ (Amoni) [2]. Nước ô nhiễm amoni nghiêm
trọng rất nhiều vì amoni dễ dàng chuyển hóa thành các chất độc hại khác như nitrit, lại
khó xử lý. Chính các sản phẩm chuyển hóa của amoni là chất ảnh hưởng đến sức khỏe
con người, khi vào trong cơ thể sẽ chiếm mất oxy. Trong khi đó, máu có oxy mới đi
đến khắp các tế bào trong cơ thể. Trẻ em bị nhiễm chất này sẽ xanh xao, ốm yếu, thiếu
máu, khó thở. Đến một giai đoạn nào đó, bị nhiễm amoni nặng sẽ ngộp thở, nếu không
cấp cứu kịp thời sẽ tử vong. Do đó việc xử lí amoni đang là một trong số vấn đề cấp
bách [3].
Bên cạnh đó nước ta là một nước nông nghiệp, những phụ phẩm nông nghiệp như
vỏ trấu, vỏ dừa, bã đậu nành, lỗi ngô.... Với số lượng lớn không được sử dụng vào mục
đích nào được thải ra môi trường mỗi năm, đồng thời những phụ phẩm này có thành
phần chủ yếu là xenluloze, có những đặc tính tốt để có thể sản xuất ra vật liệu hấp phụ

giúp lọc nước. Hướng đi này đã có nhiều người nghiên cứu và đạt được những thành
tựu nhất định. Trong các phụ phẩm đó thì lõi ngô - một nguyên liệu khá mới với mục
8


đích tạo vật liệu hấp phụ. Tuy lõi ngô trước khi biến tính cũng đã có khả năng lọc
nước (theo Lalita Prasida - người đoạt giải thưởng Google Science Fair với đề tài “Hấp
phụ sinh học với chi phí thấp” năm 2011) nhưng hiệu suất không cao do đó chúng ta
cần biến tính nó làm vật liệu hấp phụ giúp cho quá trình lọc nước tốt hơn. Có nhiều
cách khác nhau để biến tính, một trong số đó là hoạt hóa bằng axít như H3PO4 [4,23],
HNO3,. nhưng hiện tại những nghiên cứu sử dụng H2SO4 - một chất có hoạt tính axít
mạnh để biến tính lõi ngô làm vật liệu hấp phụ lọc amoni trong nước còn hạn chế đây
là hướng nghiên cứu mới đáng mong đợi.
Dựa trên những cơ sở trên tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sử dụng lõi ngô làm
chất hấp phụ để lọc amoni ra khỏi nước”.
2. Mục đích nghiên cứu

Tận dụng nguồn phế phẩm nông nghiệp là lõi ngô làm chất hấp phụ để lọc amoni
ra khỏi nước.
3. Nhiệm vụ
❖

Xây dựng quy trình hoạt hóa lõi ngô nhằm nâng cao khả năng xử lí amoni ở

trong nước của vật liệu hấp phụ.
Khảo sát một số đặc điểm cấu trúc của vật liệu hấp phụ được tạo từ lõi ngô.

❖
❖

Khảo sát khả năng hấp phụ đối với amoni, lựa chọn những điều kiện thuận lợi

cho quá trình hấp phụ.
4. Phương pháp nghiên cứu

> Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:
❖ Thu thập, tổng hợp, nghiên cứu và phân tích các tài liệu, tư liệu, sách báo
trong và ngoài nước có liên quan đền đề tài.

9


❖ Xử lí thông tin lý thuyết và đưa ra các vấn đề cần thực hiện trong quá trình thực
nghiệm.
> Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:
❖

Thu gom và xử lý mẫu lõi ngô

❖

Hoạt hóa lõi ngô bằng axít sunfuric

❖

Xác định nồng độ amoni bằng phương pháp phân tích trắc quang.

❖

Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD): xác định cấu trúc vật liệu.

❖

Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM): xác định vi cấu trúc và hình thái

bề mặt của mẫu vật liệu hấp phụ.
5. Bố cục của bài
Trong đồ án này chúng ta sẽ được tìm hiều về các lý thuyết liên quan và quy trình
tạo vật liệu hấp phụ từ lõi ngỗ, khảo sát các yếu tố để tạo được vật liệu hấp phụ tốt
nhất, bên cạnh đó chúng ta cũng khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ
amoni được trình bày qua 3 chương chính của bài:
Chương 1. Tổng quan;
Chương 2. Thực nghiệm;
Chương 3. Kết quả và thảo luận.


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về nitơ và sự ô nhiễm amoni
1.1.1

Nitơ và tình trạng ô nhiễm các hợp chất có chứa nitơ

Nitơ trong môi trường tự nhiên tồn tại ở nhiều dạng hóa học khác nhau bao gồm
nitơ hữu cơ như amoni (NH4+), nitrit (NO2"), nitrat (NO3"), nitơ oxit (N2O), nitric oxit
(NO), hoặc nitơ vô cơ như khí nitơ (N 2). Nitơ hữu cơ có thể tồn tại trong các sinh vật
sống, đất mùn, hoặc các sản phẩm trung gian của quá trình phân hủy các vật chất hữu
cơ. Các quá trình trong chu trình nitơ chuyển đổi nitơ từ dạng này sang dạng khác.
Một số quá trình này được tiến hành bởi các vi khuẩn, qua quá trình đó hoặc để chúng
lấy năng lượng hoặc để tích tụ nitơ thành một dạng cần thiết cho sự phát triển của
chúng. Sơ đồ bên dưới thể hiện các quá trình này tương thích với nhau để tạo ra chu

trình nitơ [1].

Hình 1.1: Chu trình Nitơ trong tự nhiên [1]
Đầu tiên Nitơ trong khí quyển do khá trơ về mặt hóa học nhờ quá trình cố định nitơ
mà nitơ dạng phân tử được phân giải về dạng nguyên tử dưới tác dụng của sấm sét,
quá trình cố định này còn có thể theo con đường sinh học, một số vi khuẩn và tảo cũng
có khả năng cố định nitơ như Azotobacter, vi khuẩn sống cộng sinh trên nốt sần rễ cây
họ đậu, tảo lam... nhờ quá trình cố định đạm mà nitơ trong khí quyển được chuyển đổi
thành amoni, thành phần này trong đất còn được bổ sung bằng phân bón hóa học.


Thực vật lấy nitơ trong đất bằng cách hấp thu chúng quá rễ cây dưới dạng ion nitrat
hoặc amoni, các amoni này sẽ bước vào quá trình khử để tổng hợp nên amino axít,
nucleic axít và diệp lục quá trình này được gọi là quá trình đồng hóa nitơ. Thực vật sẽ
là nguồn thức ăn của động vật, cung cấp cho động vật một nguồn nitơ dưới dạng chất
hữu cơ. Sau khi động vật và thực vật chết đi, thì dạng ban đầu của nitơ đó là chất hữu
cơ, trong một số trường hợp vi khuẩn hoặc nấm sẽ chuyển đổi nitơ trong xác thực vật
và động vật thành amoni, quá trình này được gọi là quá trình amoni hóa hay khoáng
hóa. Sau đó là quá trình chuyển đổi amoni thành nitrat, quá trình này được tiến hành
đầu tiên bởi các vi khuẩn sống trong đất và các loại vi khuẩn nitrat hóa khác. Trong
giai đoạn nitrat hóa đầu tiên, sự oxy hóa amoni được tiến hành bởi các vi khuẩn
Nitrosomonas, quá trình này chuyển đổi amoniac thành nitrit (NO2-). Các loại vi khuẩn
khác như Nitrobacter có nhiệm vụ oxy hóa nitrit thành nitrat (NO3-). Việc biến đổi
nitrit thành nitrat là một quá trình quan trọng vì sự tích tụ của nitrit sẽ gây ngộ độc cho
thực vật. Giai đoạn cuối cùng trong chu trình nitơ đó là quá trình khử nitrat, quá trình
này giúp khử nitrat thành khí nitơ hoàn thành chu trình nitơ. Quá trình này được thực
hiện bởi một số vi khuẩn [1].
❖ Sự tồn tại của các chất nitơ trong nước
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. Nitrat là muối nitơ vô

cơ trong môi trường được sục khí đầy đủ và liên tục. Nitrit (NO2-) tồn tại trong điều
kiện đặc biệt, còn amoniac (NH 3) tồn tại ở dạng cơ bản trong điều kiện kỵ khí. Amoni
hòa tan trong nước tạo thành dạng hyđrôxit amoni (NH4OH) và sẽ phân ly thành ion
amoni (NH4+) và ion hyđrôxit (OH-). Quá trình oxi hóa có thể
chuyển tất cả các dạng nitơ vô cơ thành ion nitrat, còn quá trình khử sẽ chuyển hóa
chúng thành dạng nitơ [5].
Nguồn ô nhiễm nitơ trong nước mặt có thể từ nhiều nguồn khác nhau nhưng chủ
yếu do hoạt động của con người tạo ra như: Sinh hoạt, đô thị, công nghiệp, nông
nghiệp, giao thông vận tải thủy.. .[6],
Nước thải sinh hoạt: Là nước thải từ các khu dân cư, các cơ sở hoạt động thương
mại xã hội như công sở, trường học... trong nước thải sinh hoạt thường chứa nhiều tạp
chất dưới dạng protein, cacbon hydrat, lipid, các chất bẩn từ người, động vật, thực vật,
các loại rác, giấy, gỗ, các chất hoạt động bề mặt,. ngoài ra còn có các loại vi khuẩn
như: trứng giun, virut, vi trùng, siêu vi trùng, Hợp chất nitơ trong nước thải là các hợp
chất amoniac, protein, peptit, axít amin cũng như các thành phần khác trong chất thải


rắn và lỏng, Các hợp chất chứa nitơ, đặc biệt là protein và urin trong nước tiểu phân
hủy rất nhanh thành amoniac/amoni, Trong nước thải sinh hoạt, nitrit và nitrat có hàm
lượng thấp do nồng độ oxy hòa tan và mật độ vi sinh vật tự dưỡng thấp, Thành phần
nmoni chiếm 60 - 80% hàm lượng nitơ tống trong nước thải [6],
Nước thải đô thị: Là nước thải trong hệ thống thoát nước của một thành phố, một
khu đô thị. Trong nước thải đô thị, ngoài nước thải sinh hoạt còn có thể có nước thải
của một số nước thải của một số cơ sở sản xuất công nghiệp, nước

thải

của bệnh viện, trạm y tế [6],
Nước thải công nghiệp: Là nước thải từ các nhà máy, xí nghiệp sản xuất hoặc từ
các cơ sở sản xuất tiểu thủ công nghiệp đang hoạt động, Các tạp chất trong nước thải

công nghiệp

rất đa dạng, phức tạp tùy thuộc vào đặc thù của sản xuất như

nguyên liệu sử dụng, các quy trình sản xuất, các biện pháp kỹ thuật được áp dụng.
Thường các tạp chất thường là từ các nguyên liệu sản xuất và từ các chất được hình
thành trong công đoạn sản xuất khi thực hiện các biện pháp kỹ thuật khác nhau, Các
ngành công nghiệp sử dụng nitrat trong sản xuất là nguồn chủ yếu gây ô nhiễm nguồn
nước. Nitrat được thải qua nước thải hay rác thải, Trong hệ thống ống khói của các nhà
máy này còn chứa nhiều oxit nitơ thải vào khí quyển, gặp mưa và một số quá trình
biến đổi hóa học khác, chúng rơi xuống đất dưới dạng HNO 3, HNO2. Do đó hàm lượng
của các ion này trong nước tăng lên [6].
Nước thải nông nghiệp: Là loại nước thải trong quá trình sản xuất nông nghiệp.
Tạp chất chủ yếu có trong nước thải nông nghiệp là các loại phân bón vô cơ, hữu cơ,
các hóa chất, thuốc bảo vệ thực vật, các chất kích thích sinh trưởng dư thừa hoặc bị
rửa trôi. Hàm lượng các tạp chất phụ thuộc vào chế độ canh tác, mùa vụ sản xuất.
Nông nghiệp hiện đại là nguồn ô nhiễm lớn cho nước. Việc sử dụng phân bón hóa học
chứa nitơ với số lượng lớn, thành phần không hợp lí, sử dụng bừa bãi thuốc trừ sâu,
diệt cỏ.... thông qua quá trình rửa trôi, thấm lọc lượng nitrat hóa, amoni trong nước bề
mặt và nước ngầm ngày càng cao [6].
Nước thải do giao thông vận tải thủy: Nước trên các dòng sông, hồ, biển có thể bị
ô nhiễm do các phương tiện tàu, thuyền trên sông, biển thải ra, các tàu chở dầu, hóa
chất bị rò rỉ làm ảnh hưởng đến môi trường nước, làm chết các loại động vật, thực vật
sống trong môi trường sông biển [6].
Nước rác: Bãi chôn lấp rác là lò ủ vi sinh vật yếm khí, trong đó có một tập đoàn vi
sinh vật hoạt động phân hủy một phần chất hữu cơ trong chất rắn.


Quá trình phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật yếm khí bao gồm ba giai đoạn nối
tiếp nhau. Thủy phân các phân tử hữu có lớn như polymer, lipit, protein, hydrat cacbon

thành các phân tử nhỏ như monosacarit, amino axít... chúng là nguyên liệu thích hợp
cho việc tổng hợp tế bào. Giai đoạn 2 là giai đoạn chúng chuyển hóa các sản phẩm thủ
y phân thành các axít, như axít axetic, crotonic, adipic, puruvic.
Giai đoạn tạo khí metan và CO 2 được thực hiện bới chính nhóm vi sinh vật
Methanogens
Trong quá trình phân hủy yếm khí, protein và các hợp chất chứa nitơ bị thủ y phân
bởi enzyme và tiếp tục thành amoni và CO 2 cùng với các axít dễ bay hơi. Một lượng
lớn amino axít, amoni được vi sinh vật sử dụng để cấu tạo tế bào, lượng dư sẽ còn lại
trong nước rác. Sau một chu kì hoạt động, các vi sinh vật yếm khí chết và bị phân hủy
như xác động vật.
Trong hồ

yếm khí, các hợp chất aitơ tồn tại chủ yếu dưới dạng amoni, một

phần nằm trong tế bào của vi sinh vật yếm khí. Do không tách được sinh khối ra khỏi
nước nên khi phân hủy, amoni được trả lại hầu như nguyên vẹn vào môi trường nước
[6].
1.1.2

Sơ lược về amoni [6]

Amoni bao gồm có 2 dạng: trung hòa (NH 3) và ion (NH4+). Amoni có mặt trong
môi trường có nguồn gốc từ các quá trình chuyển hóa nông nghiệp, công nghiệp và từ
sự khử trùng nước bằng cloramin.
Tác hại của amoni chỉ xuất hiện khi tiếp xúc với liều lượng khoảng trên 200mg/kg
trọng lượng.
1.1.3

Hiện trạng ô nhiễm Amoni ở Việt Nam [1]

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. Chẳng hạn như tại
thành phố Hồ Chí Minh, kết quả quan trắc nước ngầm gần đây cho thấy lượng nước
ngầm ở khu vực ngoại thành đang diễn biến ngày càng xấu đi. Cụ thể nước ngầm ở
trạm Đông Thạch (huyện Hóc Môn) bị ô nhiễm amoni (68,73 mg/l cao gấp 1,9 lần so
với năm 2005).
Ngoài ra còn có một số khu vực khác cũng bi ô nhiễm trong nước ngầm nhưng khu
vực bị ô nhiễm trong nước ngầm nặng nề nhất trong cả nước là khu vực đồng bằng
Bắc Bộ. Theo kết quả khảo sát của trung tâm nghiên cứu thuộc trung tâm khoa học tự
nhiên và công nghệ quốc gia và trường Đại Học Mỏ - Địa Chất thì phần lớn nước
ngầm khu vực đồng bằng Bắc Bộ gồm các tỉnh: Hà Tây, 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 (3mg/l) khoảng 70 - 80%. Trong nhiều nguồn nước ngầm còn nhiều
hợp chất hữu cơ, độ oxi hóa có nguồn đạt 30 - 40mg O 2/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.
Theo kết quả khảo sát của các nhà khoa học Viện Địa Lý thuộc Viện Khoa Học và
Công Nghệ Việt Nam thì hầu như các mẫu nước từ các huyện của tỉnh Hà Nam đều có
tỷ lệ nhiễm amoni ở mức đáng báo động. Chẳng hạn như tại Lý Nhân có mẫu nước với
hàm lượng lên tới 11,8mg/l gấp 74 lần so với tiêu chuẩn Bộ Y Tế , còn ở Duy Tiên là
93,8mg/l gấp 63 lần.... Trong khi đó, các kết quả khảo sát của trường Đại Học Mỏ Địa Chất Hà Nội cũng cho biết chất lượng nước ngầm ở tầng mạch nông và mạch sâu
tại các địa phương này cũng có hàm lượng Nitơ trung bình >20mg/l vượt mức tiêu
chuẩn Việt Nam cho phép rất nhiều lần.
1.1.4

Tác hại của của amoni và các hợp chất của nitơ [3]

Ở trong nước ngầm, amoni không thể chuyển hóa được do thiếu oxy. Khi khai thác
lên, vi sinh vật trong nước nhờ oxy trong không khí chuyển amoni thành các nitrat
(NO2-), nitrit (NO3-) tích tụ trong nước ăn. Chính các hợp chất khi vào cơ thể sẽ vô
cùng nguy hiểm nếu ở liều lượng cao. Nitrat tạo ra chứng thiếu vitamin và có thể kết
hợp với các amin để tạo nên những nitrosamine là nguyên nhân gây nên ung thư cho
con người.

Trẻsơ sinh đặc biệt nhạy cảm với nitrat lọt vào sữa mẹ, hoặc

qua nước dùng để pha sữa. Sau khi lọt vào cơ thể, nitrat được chuyển hóa nhanh thành
nitrit nhờ vi khuẩn đường ruột, ion nitrit còn nguy hiểm hơn nitrat đối với sức khỏe
con người. Khi tác dụng với các amin hay alkyl cacbonat trong cơ thể người chúng có
thể tạo thành các hợp chất chứa nitơ gây ung thư. Các nitrit tác động lên huyết sắc tố
Hemoglobin (Hb) có nhiệm vụ vận chuyển oxy, biến nó thành methamoglobin (MetHb) không có khả năng vận chuyển được oxy. Nhờ hệ men đặc biệt, Met-Hb có thể
chuyển thành Oxy-Hemoglobin (Oxy-Hb). Ở trẻ nhỏ, Met- Hb không thẻ chuyển
thành Oxy-Hb vì ở trẻ sơ sinh hệ men cần thiết chưa phát triển đầy đủ. Ở trẻ sơ sinh,
nước dạ dày ít, các vi khuẩn tạo ra nhiều nitrit. Mặt khác dạ dày trẻ sơ sinh kém axít
nên không ngăn cản được nitrat chuyển hóa thành nitrit. Kết quả là một lượng lớn
nitrit chiếm lấy huyết sắc tố và biến thành Met-Hb, mất khả năng vận chuyển oxy đến
mô, làm trẻ xanh xao, bệnh tật (Bệnh Blue Baby).


Nitơ amôn có mặt trong nước ngầm có thể gây ra một số hậu quả như có có thể làm
giảm hiệu quả của khâu khử trùng bằng clo, do nó có thể phản ứng tạo thành
cloramins, có tác dụng sát khuẩn yếu hơn so với clo (khoảng 1.000 lần). Ngoài ra nó
còn làm giảm khả năng xử lý sắt, mangan bằng công nghệ truyền thống.
Nitơ amôn là nguồn dinh dưỡng, tạo điều kiện cho các vi sinh vật nước, kể cả tảo,
phát triển nhanh, làm ảnh hưởng đến chất lượng nước thương phẩm, đặc biệt là độ
trong, mùi, vị, nhiễm khuẩn, do đó amoni cũng được xem xét trong bảng tiêu chuẩn
đối với các hợp chất chứa Nitơ.

Trước năm 2002, Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN yêu cầu nồng độ amoni trong nước
cấp cho sinh hoạt < 3mg/l. Từ 4/2002, quyết định 1329/2002 của Bộ Y tế quy định
NH4+ < 1,5mg/l, tương đương Hướng dẫn của Tổ chức Y tế thế giới (WHO). Tiêu
chuẩn của các nước Cộng đồng châu Âu (EC) yêu cầu NH4+ < 0,5mg/l.
Bảng 1.1: Các tiêu chuẩn Việt Nam và quốc tế đối với các hợp chất Nitơ
Tiêu
Chỉ tiêu

Đơn
vị

chuẩn
EPA
MCL

Tiêu chuẩn EC
(80/778/EEC)
GL

Hướng
dẫn

TCVN

WHO

MAC

(1993)

(1)

(2)

(3)

0,5

1,5

3

3

1,5

Amoni
(NH4+)

mg/l

Nitrat
(NO3-)

mg/l

44,3

25

50

50

6

22,1

50

Nitrit
(NO2-)

mg/l

4,4

-

0,1

3

0

0

3

mg/l

-

-

-

-

2

2

2

Độ
hóa

oxy

KMnO4
Ghi chú: (1) 20 TCN 33-85: Tiêu chuẩn ngành Bộ XD; (2) - TCVN 5501-91: Tiêu
chuẩn Nhà nước đối với nước ăn uống; (3) Tiêu chuẩn theo quyết định 1329/2002 BYT/QĐ ngày 18/4/2002; MCL - Maximum Contaminant Levels (nồng độ cho phép
tối đa); GL - Guidelines; MAC - Macximum Acceptable Concentration (nồng độ tối đa
chấp nhận được); EPA - Environmental Protection Agency (Tiêu chuẩn bảo vệ môi
trường của Mỹ).
1.1.5 Một số phương pháp xử lí Amoni [3,7]

❖ Phương pháp clo hóa

Clo gần như là chất oxi hóa mạnh có khả năng oxi hóa amoni/amoniac ở nhiệt độ
phòng có thể nằm dạng N2. Khi hòa tan clo trong nước tùy theo pH của nước mà clo có
thể nằm dạng HClO hay ion ClO- do có phản ứng theo phương trình:

Nếu có clo dư sẽ xảy ra phản ứng phân hủy các cloramin.
Lúc này lượng clo dư trong nước sẽ giảm tới số lượng nhỏ nhất vì xảy ra phản ứng
phân hủy cloramin.
Những nghiên cứu trước đây cho thấy, tốc độ phản ứng của clo với các hợp chất
hữu cơ bằng một nửa so với phản ứng với amoni. Khi amoni phản ứng gần hết, Clo dư
sẽ phản ứng với các hợp chất hữu cơ có trong nước để hình thành nhiều hợp chất clo
có mùi đặc trưng khó chịu. Trong đó khoảng 15% là các hợp chất nhóm THMtrihalometan và HAA-axít axetic halogen đều là các chất có khả năng gây ung thư và
bị hạn chế nồng độ nghiêm ngặt.
Ngoài ra với lượng clo cần dùng rất lớn, vấn đề an toàn trở nên khó giải quyết đối
với các nhà máy lớn. Đây là những lý do khiến phương pháp clo hóa mặc dù đơn giản
về mặt thiết bị, rẻ về mặt kinh tế và chi phí xây dựng nhưng rất khó áp dụng.
❖ Phương pháp kiềm hóa và làm thoáng Amoni trong nước tồn tại dưới dạng cân
bằng:
NH4+

NH3 + H+ ; pKa = 9,5

(1.6)

Như vậy, ở pH = 7 chỉ có một lượng rất nhỏ khí NH3 so với ion amoni. Nếu ta nâng
pH thành 9,5 tỷ lệ [NH3]/[NH4+] = 1, và càng tăng pH cân bằng càng chuyển về phía
tạo thành NH3. Khi đó nếu áp dụng các kỹ thuật sục khí hoặc thổi khí thì NH3 sẽ bay
hơi theo định luật Henry, làm chuyển cân bằng về phía phải.
NH4+ + OH-

NH3 + H2O

(1.7)

Trong thực tế pH phải nâng lên xấp xỉ 11, lượng khí cần để đuổi ở mức 16000m 3
không khí/m3 nước và quá trình phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường.
Phương pháp này áp dụng được cho nước thải, khó có thể đưa được nồng độ NH 4+
xuống dưới 1,5mg/l nên rất hiếm khi được áp dụng để xử lí nước cấp.

❖ Phương pháp Ozon hóa với xúc tác Bromua (Br-)
Để khắc phục nhược điểm của phương pháp clo hóa điểm đột biến là người ta có
thể thay thế bằng một số tác nhân oxi hóa khác như là ozon với sự có mặt của xúc tác
Br-. về cơ bản xử lí NH 4+ bằng O3 với sự có mặt của Br- cũng diễn ra theo cơ chế


giống nhưng phương pháp xử lí bằng clo. Dưới tác dụng của O 3, Br- bị oxi hóa thành
BrO- theo phản ứng sau đây:
Br- + O3 + H+

HBrO + O2

(1.8)

Phản ứng oxi hóa NH4+ được thực hiện bởi ion BrO" giống như của ion ClO-:
NH3 + HBrO

NH2Br + H2O

(1.9)

NH2Br + HBrO

NH2Br2 + H2O

(1.10)

NH2Br + NHBr2

N2 + 3Br- + H+

(1.11)

Đây chính là điểm tương đồng của hai phương pháp clo hóa và ozon hóa xúc tác
Br-.
❖ Phương pháp trao đổi ion

Quá trình trao đổi ion là một quá trình hóa lý thuận nghịch trong đó xảy ra phản
ứng trao đổi giữa các ion trong dung dịch điện ly với các ion trên bề mặt hoặc bên
trong của pha rắn tiếp xúc với nó. Quá trình trao đổi ion tuân theo những định luật bảo
toàn điện tích, phương trình trao đổi ion được mô tả một cách tổng quát như sau:
AX + B-

AB + X-

(1.12)

CY + D+

CD + Y+

(1.13)

Trong đó AX là chất trao đổi anion, CY là chất trao đổi cation.
Phản ứng trao đổi là một phản ứng thuận nghịch, chiều thuận

được gọi là

chiều trao đổi, chiều nghịch được gọi là chiều phản ứng tái sinh.
Ví dụ về phản ứng sử dụng nhựa trao đổi ion:
R-H + NH4+

R-NH4 + H+

(1.14)

❖ Phương pháp sinh học

Ở phương pháp sinh học gồm có hai quá trình nối tiếp nhau là nitrat hóa và khử
nitrat hóa như sau:
-

Quá trình nitrat hóa:

Quá trình chuyển hóa về mặt hóa học được viết như sau:
NH4+ + 1,5O2

NO2- + 2H+ + H2O

(1.15)

NO2- + 0,5O2

NO3-

(1.16)

Phương trình tổng:
NH4+ + 2O2

NO3- + 2H+ + H2O

(1.17)

Đầu tiên, amoni được oxy hóa thành các nitrit nhờ vi khuẩn Nitrosomonas,
Nitrosospire, Nitrosococcus, Nitrosolobus. Sau đó các ion nitrit bị oxy hóa thành nitrat
nhờ các vi khuẩn Nitrobacter, Nitrospina, Nitrococcus. Các vi khuẩn nitrat hóa
Nitrosomonas và Nitrobacter thuộc loại vi khuẩn tự dưỡng hóa năng. Năng lượng sinh


ra từ phản ứng nitrat hóa được vi khuẩn sử dụng trong quá trình tổng hợp tế bào.
Nguồn cacbon để sinh tổng hợp ra các tế bào vi khuẩn mới là cacbon vô cơ. Ngoài ra
chúng còn tiêu thụ mạnh O2.
Quá trình trên thường được thực hiện trong bể phản ứng sinh học với lớp bùn dính
trên các vật liệu mang - giá thể vi sinh.
-

Quá trình khử nitrat hóa: Để loại bỏ nitrat trong nước, sau công đoạn nitrat hóa

amoni là khâu khử nitrat sinh hóa nhờ các vi sinh vật dị dưỡng trong điều kiện thiếu
không khí. Nitrit và nitrat sẽ chuyển hóa thành dạng khí N2.

❖ Phương pháp hấp phụ
Phương pháp hấp phụ dựa vào lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ
(amoni) trong đó các chất bị hấp phụ được giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ nhờ đó mà
quá trình lọc được thực hiện.
Thường khi sử dụng phương pháp này thì nồng độ của amoni trong nước thấp sẽ
đem lại hiệu quả tốt hơn tuy nhiên nó có thể lọc amoni trong nước xuống nồng độ dưới
1,5mg/l nên có thể sử dụng phương pháp này để sản xuất nước cấp được.
Để có thể cải thiện khả năng lọc của chất hấp phụ có nồng độ lớn ta có thể sử dụng
phương pháp sử dụng nhiều lớp chất hấp phụ với các kích thước khác nhau giúp cải
thiện khả năng lọc nước.
1.2 . Giới thiệu về nguyên liệu lõi ngô

1.2.1. Tổng quan về cây ngô
1.2.1.1

. Giới thiệu chung

Ngô là cây nông nghiệp một lá mầm thuộc chi Zea, họ hòa thảo. Các bộ phận của
cây ngô bao gồm: rễ, thân, lá, hoa và hạt.......


Hình 1.2: Cây ngô.
Ngô là cây lương thực quan trọng trên toàn thế giới bên cạnh lúa mì và lúa gạo. Ở
các nước thuộc Trung Mỹ, Nam Á và Châu Phi, người ta sử dụng ngô làm lương thực
chính cho người với phương thức rất đa dạng theo vùng địa lí và tập quán từng nơi.
Ngô là cây thức ăn chăn nuôi quan trọng nhất hiện nay: 70% chất tinh trong thức
ăn tổng hợp của gia súc là từ lõi ngô, ngô còn là thức ăn ủ xanh và ủ chua lí tưởng cho
đại gia súc đặc biệt là bò sữa. Gần đây cây ngô còn là cây thực phẩm: Người ta sử
dùng bắp ngô bao tử làm rau cao cấp vì nó sạch và có hàm lượng dinh dưỡng cao; Ngô

nếp, ngô đường (ngô ngọt) được dùng làm hoa quả ăn tươi (luộc, nước) hoặc đóng hộp
làm thực phẩm xuất khẩu. Ngô còn là nguyên liệu của ngành công nghiệp lương thực thực phẩm và công nghiệp nhẹ để sản xuất rượu, cồn, tinh bột, dầu, glucozơ, bánh
kẹo... [8]
1.2.1.2 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và ở Việt Nam [9]

Trên thế giới, ngô là một trong những cây ngũ cốc quan trọng, diện tích đứng thứ 3
sau lúa mì và lúa nước, sản lượng thứ hai và năng suất cao nhất trong các cây ngũ cốc.
Năm 1961, diện tích ngô toàn thế giới đạt 105,5 triệu ha, năng suất 19,4 tạ/ha, sản
lượng 205 triệu tấn, đến năm 2009, diện tích trồng ngô thế giới đạt khoảng 159,5 triệu
ha, năng suất bình quân 51,3 tạ/ha, sản lượng 817,1 triệu tấn. Trong đó Mỹ, Trung
Quốc, Braxin là những nước đứng đầu về diện tích và sản lượng.


Ở Việt Nam, ngô là cây lương thực quan trọng thứ hai sau cây lúa và cây hoa màu
quan trọng nhất được trồng ở nhiều vùng sinh thái khác nhau, đa dạng về mùa vụ gieo
trồng và hệ thống canh tác. Cây ngô không chỉ cung cấp lương thực cho người, vật
nuôi mà còn là cây trồng xóa đói giảm nghèo tại các tỉnh có điều kiện kinh tế khó
khăn. Sản xuất ngô cả nước qua các năm không ngừng tăng về diện tích, năng suất,
sản lượng: năm 2001 tổng diện tích ngô là 730.000 ha, đến năm 2005 đã tăng trên 1
triệu ha; năm 2010, diện tích ngô cả nước 1126,9 nghìn ha, năng suất 40,9 tạ/ha, sản
lượng trên 4,6 triệu tấn. Tuy vậy, cho đến nay sản xuất ngô ở nước ta phát triển chưa
tương xứng với tiềm năng, chưa đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng trong nước, hàng
năm nước ta vẫn phải nhập khẩu treehn dưới 1 triệu tấn ngô hạt.
Chính vì lượng sản xuất của ngô lớn như vậy nên lượng lõi ngô sau khi đã tuốt
hạt ngô là rất lớn. Lõi ngô sau khi loại ra một phần là làm chất đốt, một phần
nhỏ là làm bột sản xuất nấm còn phần lớn là thải ra ngoài môi trường gây ô
nhiễm, mất mĩ quan sinh thái. Đây chính là một nguyên liệu tốt cho ta nghiên
cứu và ứng dụng nó cho đời sống.

1.2.2 Thành phần của lõi ngô

Hình 1.3: Cấu trúc lõi ngô [29]
Lõi ngô về mặt hình thái thì ở phía ngoài được bao bọc bởi một lớp trấu ngô
(chaff), phần lõi (pith) ở trung tâm xốp mềm và vòng gỗ (woody ring) cứng được hình
thành ở giữa [28]
Thành phần chủ yếu của lõi ngô là xenlulozơ, hemixenlulozơ và lignin, nên rất khó
bị vi sinh vật phân hủy. Lõi ngô được nghiên cứu cho thấy có khả năng tách các amoni
hòa tan trong nước nhờ vào cấu trúc nhiều lỗ xốp và thành phần gồm các polyme nhờ
xenluloza, hemixenluloza, pectin, lignin và protein [10,24,25].
Bảng 1.2: Thành phần hóa học của lõi ngô [10]
Thành phần
Khối lượng (%)
Xenlulozơ

32,3 - 45,6

Hemixenlulozơ

39,8

Lignin

6,7 - 13,9

Xenlulozơ: Xenlulozơ là polisacarit các mắt xíc a-glucozơ [C 6H7O2(OH)3]n nối với
nhau bằng liên kết 1,4-glicozit tạo nên các vi sợi xenlulozơ. Phân tử khối của
xenlulozơ rất lớn, khoảng từ 10.000 đến 150.000u vi sợi xenlulozơ có một lớp
hemixenlulozơ áo quanh gắn nó gắn kết với các vi sợi khác [12]. Các mạch
xenlulozơ được liên kết với nhau nhờ liên kết hydro và liên kết Van Der Waals. Do

thiếu chuỗi bên hoặc chuỗi nhánh, xenlulozơ là một polyme bán tinh thể, chứa cả pha
tinh thể và pha vô định hình. Liên kết hydro giữa các chuỗi xenlulozơ và lực Van Der
Waals giữa các phân tử glucozơ dẫn đến sự hình thành vùng tinh thể liên kết chặt chẽ
với nhau. Ngược lại, trong vùng vô định hình, xenlulozơ liên kết không chặt chẽ với
nhau nên dễ bị tấn công [19].


Hemixenlulozơ: Về cơ bản, hemicenlulozơ là polisacarit giống xenlulozơ, nhưng
số lượng mắt xích nhỏ hơn. Hemicenlulozơ thường bao gồm nhiều loại mắt xích và có
chứa các nhóm thế axetyl và metyl [11].
Lignin: Lignin là loại polymer được tạo bởi các mắt xích phenylpropan. Lignin giữ
vai trò là chất kết nối giữa hemixenlulozơ và xenlulozơ [11].

Hình 1.4: Thành phần hóa học của vi sợi xenlulozơ (cellulose) [28]
1.2.3 Ứng dụng của lõi ngô

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 xúc, có thể lên men lõi ngô để thu được ancol etylic hoặc
axít lactic [10], 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, không đưa
thêm vào nước thải tác nhân độc hại 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.


1.3 Than hoạt tính và cách hoạt hóa than [12,13]
1.3.1

Giới thiệu về than hoạt tính

Có rất nhiều định nghĩa về than hoạt tính, tuy nhiên có thể nói chung rằng, 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. Than hoạt tính ở dạng than gỗ đã hoạt hóa được sử dụng
từ nhiều thế kỷ trước. Người Ai cập sử dụng than gỗ từ khoảng 1500 trước công
nguyên làm chất hấp phụ cho mục đích chữa bệnh. Người Hinđu cổ ở Ân Độ làm sạch
nước uống của họ bằng cách lọc qua than gỗ. Việc sản xuất than hoạt tính trong công
nghiệp bắt đầu từ khoảng năm 1900 và được sử dụng làm vật liệu tinh chế đường.
Than hoạt tính này được sản xuất bằng cách than hóa hỗn hợp các nguyên liệu có
nguồn gốc từ thực vật trong sự có mặt của hơi nước hoặc CO2. Than hoạttính đượcsử
dụng

suốt

chiến tranh

thế giới thứ nhất trong các mặt nạ

phòng độc bảo vệ binh lính khỏi các khí độc nguy hiểm.
Than hoạt tính là chất hấp phụ quý và linh hoạt, được sử dụng rộng rãi cho nhiều
mục đích như loại bỏ màu, mùi, vị không mong muốn và các tạp chất hữu cơ, vô cơ
trong nước thải công nghiệp và sinh hoạt, thu hồi dung môi, làm sạch không khí, trong
kiểm soát ô nhiễm không khí từ khí thải công nghiệp và khí thải động cơ, trong làm
sạch nhiều hóa chất, dược phẩm, sản phẩm thực phẩm và nhiều ứng dụng trong pha
khí. Chúng được sử dụng ngày càng nhiều trong lĩnh vực luyện kim để thu hồi vàng,
bạc, và các kim loại khác, làm chất mang xúc tác. Chúng cũng được biết đến trong
nhiều ứng dụng trong y học, được sử dụng để loại bỏ các độc tố và vi khuẩn của một
số bệnh nhất định.
1.3.2 Quá trình tạo than hoạt tính

Quá trình làm điều chế than hoạt tính thường có 2 bước là than hóa và hoạt hóa.
Chúng ta có thể than hóa trước sau đó đem than đó đem đi hoạt hóa hoặc cũng có thể
tiến hành quá trình hoạt hóa than trước sau đó đem đi than hóa.
Quá trình than hóa là quá trình dùng nhiệt để phân hủy nguyên liệu, đưa nó về dạng
cacbon, đồng thời làm bay hơi một số chất hữu cơ nhẹ tạo lỗ xốp ban đầu cho than.
Hoạt hóa là quá trình nâng cao hoạt tính của than dưới tác dụng của nhiệt và tác
nhân hoạt hóa, tạo độ xốp cho than bằng một hệ thống lỗ có kích thước khác nhau,
ngoài ra còn tạo các tâm hoạt động trên bề mặt. Có hai cơ chế hoạt hóa đó là: hoạt hóa
vật lý và hoạt hóa hóa học.


♦♦♦ Hoạt hóa vật lý: Sử dụng hơi nước hoặc khí CO 2 làm tác nhân hoạt hóa, ở
nhiệt độ cao khoảng (800^850)°C những tác nhân hoạt hóa này thực hiện các phản ứng
với nguyên tử cacbon trong than như sau:
C + CO2 ^ 2CO

(1.18)

C + H2O ^ CO + H2

(1.19)

Cứ mỗi nguyên tử C bị lấy đi lại tạo thành một lỗ xốp trong cấu trúc của than hoặc
phá vỡ những thành liên kết tạo ra hệ thống mạch mao quản làm tăng diện tích bề mặt
của than.
Hoạt hóa bằng phương pháp vật lý mặc dù có thể thu được than hoạt tính có diện
tích bề mặt riêng lớn nhưng hiệu suất thu hồi lại không cao do lượng mất mát than lớn
trong quá trình hoạt hóa.
❖ Hoạt hóa hóa học\ Được sử dụng cho tất cả những loại than có nguồn gốc từ

than đá, than bùn, sọ dừa, vỏ lạc, gỗ... Nếu than đá được dùng làm nguyên liệu chế tạo
than thì khi hoạt hóa hơi nước quá nhiệt (ở khoảng 130 oC) được thổi vào lò hoạt hóa ở
nhiệt độ khoảng 1000oC. Ngoài cơ chế tạo thành lỗ xốp do lấy đi các nguyên tử cacbon
còn có sự tham gia của các túi khí có sẵn trong than. Ở nhiệt độ cao, các túi khí này bị
phá vỡ thoát ra ngoài để lại những lỗ xốp trong cấu trúc của than.
Ban đầu những lỗ xốp này còn nhỏ, nhưng theo thời gian hoạt hóa, các túi khí xung
quanh cũng thoát ra ngoài để lại các lỗ xốp mới. Nhiều lỗ xốp kết hợp với nhau tạo
thành những lỗ xốp lớn hơn. Khi quá trình hoạt hóa diễn ra quá lâu thì tạo thành những
lỗ xốp rất lớn làm giảm hoạt tính của than. Do đó thời gian hoạt hóa là một trong
những thông số rất quan trọng quyết định đến chất lượng của than thu được.
Hoạt hóa hóa học: Nhân tố hoạt hóa thường dùng là các hợp chất hóa học như
ZnCl2, Na2CO3, K2CO3, H3PO4, H2SO4, HNO3 ... Hoạt hóa hóa học thường được dùng
để nâng cao hoạt tính cho than có nguồn gốc thực vật. Quá trình than hóa và hoạt hóa
cũng có thể diễn ra đồng thời.
Hoạt hóa bằng phương pháp hóa học có ưu điểm là hiệu suất thu hồi than cao hơn,
năng suất thấp hơn, việc cơ khí hóa và tự động hóa khó khăn hơn.
1.3.3

Cơ chế làm việc của than hoạt tính

Cơ chế làm việc của than hoạt tính bao gồm 2 giai đoạn là lọc thô và hấp phụ. Ở
giai đoạn đầu, các tạp chất, các chất hữu cơ kích thước lớn được giữ lại trên bề mặt
than do chúng lớn hơn đường kính của lỗ xốp. Giai đoạn tiếp theo là giai đoạn hấp
phụ, các phân tử hữu cơ nhỏ được hấp phụ vào bề mặt hệ thống lỗ xốp của than.
Những lỗ xốp có kích thước macro (>50nm) có nhiệm vụ vận chuyển chất hấp phụ tới