Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ từ xơ dừa để xử lý Amoni trong nước thải bệnh viện

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

BÙI THỊ LAN ANH

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ
TỪ XƠ DỪA ĐỂ XỬ LÝ AMONI TRONG
NƢỚC THẢI BỆNH VIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội –2016


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

BÙI THỊ LAN ANH

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ
TỪ XƠ DỪA ĐỂ XỬ LÝ AMONI TRONG
NƢỚC THẢI BỆNH VIỆN
Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng
Mã số: 60440301

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS TRỊNH VĂN TUYÊN
TS. PHẠM THỊ THÚY

Hà Nội –2016


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn này do tôi thực hiện trong chƣơng trình đào tạo của
trƣờng Đại học Khoa Học Tự Nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội. Các số liệu và kết quả
trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm
về nội dung luận văn.
Hà Nội, ngày 02 tháng 01 năm 2016
Ngƣời thực hiện luận văn

Bùi Thị Lan Anh


LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, trƣớc hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS.
Trịnh Văn Tuyên - Viện Công nghệ môi trƣờng - Viện hàn lâm khoa học và công nghệ
Việt Nam; TS. Phạm Thị Thúy – Khoa môi trƣờng – Trƣờng đại học khoa học tự nhiên –
Đại học Quốc gia Hà Nội đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hƣớng dẫn em nghiên
cứu và hoàn thành tốt luận văn này.
Em xin cảm ơn các thầy cô Bộ môn Công nghệ - Khoa môi trƣờng – Trƣờng đại
học Khoa học tự nhiên đã giúp đỡ, tạo điều kiện, tận tình dạy bảo và truyền đạt những
kiến thức quý báu cho em suốt quá trình học tập và giúp em hoàn thiện luận văn này.
Em xin cảm ơn các anh chị trong Viện Công nghệ môi trƣờng – Viện hàn lâm khoa
học và công nghệ Việt Nam đã tận tình dạy bảo, trang bị kiến thức giúp em hoàn thành
luận văn.
Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình bạn bè, ngƣời thân đã động viên tạo điều kiện cho
em hoàn thành tốt luận văn này.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày 02 tháng 01 năm 2016

Ngƣời thực hiện luận văn

Bùi Thị Lan Anh


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. 4
MỤC LỤC ................................................................................................................... 5
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................................. 8
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................... 9
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................. 10
MỞ ĐẦU ................................................................... Error! Bookmark not defined.
Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẪN ĐỀ NGHIÊN CỨUError! Bookmark not
defined.
1.1 Tổng quan về tình hình ô nhiễm amoni trong nƣớc thải bệnh việnError! Bookmark
not defined.
1.2 Giới thiệu về công nghệ xử lý nƣớc thải bệnh viện E – Hà NộiError! Bookmark
not defined.
1.3 Một số phƣơng pháp xử lý amoni trong nƣớc thảiError! Bookmark not defined.
1.3.1 Phƣơng pháp Clo hóa ................................ Error! Bookmark not defined.
1.3.2 Phƣơng pháp kiềm hóa và làm thoáng ...... Error! Bookmark not defined.
1.3.3 Phƣơng pháp Ozon hóa với xúc tác BrommuaError! Bookmark not defined.
1.3.4 Phƣơng pháp trao đổi ion .......................... Error! Bookmark not defined.
1.3.5 Phƣơng pháp sinh học .............................. Error! Bookmark not defined.
1.3.6 Phƣơng pháp hấp phụ ............................... Error! Bookmark not defined.
1.4 Công trình nghiên cứu xử lý amoni trong nƣớc thải ở thế giới và Việt NamError!
Bookmark not defined.
1.4.1 Tình hình nghiên cứu xử lý amoni trong nƣớc thải trên thế giới ....... Error!
Bookmark not defined.

1.4.2 Tình hình nghiên cứu xử lý amoni trong nƣớc thải ở Việt Nam ....... Error!
Bookmark not defined.


1.5 Hiện trạng và một số biện pháp xử lý xơ dừa ở Việt NamError! Bookmark not
defined.
1.5.1 Hiện trạng xơ dừa ở Việt Nam .................. Error! Bookmark not defined.
1.5.2 Biện pháp xử lý xơ dừa ở Việt Nam ......... Error! Bookmark not defined.
1.6 Tổng quan về tình hình nghiên cứu công nghệ cacbon hóa trên thế giới và Việt Nam
............................................................................... Error! Bookmark not defined.
1.6.1 Tổng quan về phƣơng pháp cacbon hóa ... Error! Bookmark not defined.
1.6.2 Tình hình nghiên cứu công nghệ cacbon hóa trên thế giớiError!

Bookmark

not defined.
1.6.3 Tình hình nghiên cứu cacbon hóa ở Việt NamError! Bookmark not defined.
Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUError! Bookmark not
defined.
2.1 Đối tƣợng nghiên cứu ....................................... Error! Bookmark not defined.
2.2 Dụng cụ thí nghiệm .......................................... Error! Bookmark not defined.
2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu .................................. Error! Bookmark not defined.
2.3.1 Phƣơng pháp tài liệu ................................. Error! Bookmark not defined.
2.3.2.Phƣơng pháp thực nghiệm ........................ Error! Bookmark not defined.
2.3.2.1 Thực nghiệm chế tạo than cacbon hóa xơ dừa .. Error! Bookmark not
defined.
2.3.2.2 Thực nghiệm chế tạo vật liệu hấp phụ từ than cacbon hóa xơ dừa dạng viên
........................................................................ Error! Bookmark not defined.
2.3.2.3 Thực nghiệm hấp phụ dạng tĩnh ........ Error! Bookmark not defined.
2.3.2.4 Thực nghiệm hấp phụ dạng cột .......... Error! Bookmark not defined.

2.3.3 Phƣơng pháp phân tích ............................. Error! Bookmark not defined.
Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .... Error! Bookmark not
defined.
3.1 Đánh giá quá trình thực nghiệm cacbon hóa .... Error! Bookmark not defined.
3.1.1 Khảo sát sự biến đổi nhiệt độ của buồng cacbon hóaError!
defined.

Bookmark

not


3.1.2 Khảo sát tỷ lệ hơi nƣớc trong vật liệu thí nghiệmError!

Bookmark

not

defined.
3.1.3 Khảo sát tỷ trọng đổ đống của vật liệu xơ dừaError! Bookmark not defined.
3.1.4 Khảo sát độ tro hóa của xơ dừa................. Error! Bookmark not defined.
3.1.5 Khảo sát hiệu suất thu hồi sản phẩm của vật liệu khi tiến hành cacbon hóa
.............................................................................. Error! Bookmark not defined.
3.2 Khảo sát lựa chọn loại than tối ƣu cho quá trình hấp phụ amoni trong nƣớc thải bệnh
viện ........................................................................ Error! Bookmark not defined.
3.3 Đánh giá hiệu quả hấp phụ amoni của vật liệu hấp phụ qua quá trình hấp phụ tĩnh
............................................................................... Error! Bookmark not defined.
3.3.1 Đánh giá hiệu quả hấp phụ amoni của than cacbon hóa qua sự thay đổi của các
dải pH ................................................................... Error! Bookmark not defined.
3.3.2 Đánh giá ảnh hƣởng của dung lƣợng hấp phụ đến quá trình xử lý amoni trong

nƣớc thải bệnh viện .............................................. Error! Bookmark not defined.
3.3.3 Ảnh hƣởng thời gian hấp phụ ................... Error! Bookmark not defined.
3.3.4 Ảnh hƣởng của tỷ lệ rắn: lỏng .................. Error! Bookmark not defined.
3.3.5 So sánh hiệu suất hấp phụ của than hoạt tính gáo dừa ở thị trƣờng với than
cacbon hóa xơ dừa đã chế tạo .............................. Error! Bookmark not defined.
3.4 Đánh giá hiệu quả hấp phụ amoni của vật liệu hấp phụ chế tạo từ quá trình cacbon
hóa theo cột ........................................................... Error! Bookmark not defined.
3.4.1 Hiệu quả hấp phụ amoni của vật liệu hấp phụ là 100% than cacbon hóa từ xơ
dừa ........................................................................ Error! Bookmark not defined.
3.4.2 Hiệu quả hấp phụ amoni của vật liệu hấp phụ dạng viênError! Bookmark not
defined.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................. Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................... Error! Bookmark not defined.
PHỤ LỤC .................................................................. Error! Bookmark not defined.


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BOD

Nhu cầu oxy hóa sinh học

BTNMT

Bộ tài nguyên môi trƣờng

COD

Nhu cầu oxy hóa hóa học

NH4+

Amoni

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TOC

Tổng cacbon


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Thành phần và nguồn phát sinh nƣớc thải bệnh việnError! Bookmark not
defined.
Bảng 1.2 Chất lƣợng nƣớc thải một số bệnh viện khu vực phía BắcError! Bookmark
not defined.
Bảng 1.3 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu ô nhiễm tại bệnh viện EError! Bookmark
not defined.
Bảng 1.4 Hiệu suất thu hồi sản phẩm cacbon từ chất thải rắn nông nghiệp ……....Error!
Bookmark not defined.


Bảng 1.5 TOC của than carbon hóa từ các vật liệu khác nhau Error! Bookmark not
defined.

Bảng 1.6 Kích thƣớc và diện tích bề mặt riêng của than cacbon hóaError! Bookmark
not defined.
trên các vật liệu khác nhau ........................................ Error! Bookmark not defined.
Bảng 2.1 Danh mục các thiết bị cần thiết cho quá trình nghiên cứuError! Bookmark not
defined.
Bảng 2.2 Danh mục các hóa chất cần thiết cho nghiên cứu ... Error! Bookmark not
defined.
Bảng 2.3 Hóa chất lập đƣờng chuẩn xác định N-NH4+ theo phƣơng pháp NesslerError!
Bookmark not defined.
Bảng 3.1 Tỉ trọng của xơ dừa.................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.2 Độ tro hóa của xơ dừa ............................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.3 Hiệu suất thu hồi sản phẩm từ xơ dừa ở T=3000C, T= 400oC, T= 500oCError!
Bookmark not defined.
Bảng 3.4 Nồng độ NH4+ sau khi điều chỉnh pH........ Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.5 Các thông số xác định phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir . Error!
Bookmark not defined.
Bảng 3.6 Các thông số xác định phƣơng trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich Error!
Bookmark not defined.


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Sơ đồ xử lý nƣớc thải bệnh viện E ............ Error! Bookmark not defined.
Hình 1.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ ..................... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.3 Lò nung cacbon hoá đặt tại Viện Công nghệ môi trƣờng và mẫu tre khô trƣớc
cabon hoá và mẫu than ............................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 1.4 Ảnh SEM của than cacbon hoá các ........... Error! Bookmark not defined.
thành phần chất thải: a) gỗ; b) tre; c) vải; d) giấy .... Error! Bookmark not defined.
Hình 2.1 Sơ đồ thực nghiệm quá trình Cacbon hóa .. Error! Bookmark not defined.
Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo của thiết bị thí nghiệm ........ Error! Bookmark not defined.
Hình 2.3 Lò nung ...................................................... Error! Bookmark not defined.

Hình 2.4 Sơ đồ cấu tạo của thiết bị thí nghiệm pilot Error! Bookmark not defined.
Hình 2.5 Mô hình và thiết bị Jartest của quá trình thí nghiệm hấp phụError! Bookmark
not defined.
Hình 2.6 Sơ đồ hệ nghiên cứu thực nghiệm liên tục . Error! Bookmark not defined.
Hình 2.7 Phƣơng trình đồ thị đƣờng chuẩn amoni ... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.1 Biểu đồ biểu diễn nhiệt độ của lò cacbon hóaError! Bookmark not defined.
Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn tỉ lệ bay hơi nƣớc của xơ dừa theo thời gianError! Bookmark
not defined.
Hình 3.3 Đồ thị biến đổi hiệu suất thu hồi sản phẩm theo thời gianError! Bookmark
not defined.
ở các mức nhiệt độ khác nhau ................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.4 Xơ dừa sau khi nung ở nhiệt độ T = 3000CError! Bookmark not defined.
Hình 3.5 Xơ dừa sau khi nung ở nhiệt độ T = 4000CError! Bookmark not defined.
Hình 3.6 Xơ dừa sau khi nung ở nhiệt độ T = 5000CError! Bookmark not defined.


Hình 3.7 Đồ thị dung lƣợng hấp phụ amoni của các loại than cacbon hóa đã chế tạo ở các
nhiệt độ và thời gian khác nhau ................................ Error! Bookmark not defined.
Hình 3.8 Kích thƣớc mao quản của than cacbon hóa xơ dừa . Error! Bookmark not
defined.
ở T= 500oC, t= 30 phút ............................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.9 Ảnh hƣởng của pH đến hiệu suất xử lý NH4+Error! Bookmark not defined.
Hình 3.10 Đồ thị ảnh hƣởng của nồng độ ban amoni đến hiệu suất xử lý........ Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.11Đƣờng đẳng nhiệt Langmuir ..................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.12 Đƣờng đẳng nhiệt Freundlich .................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.13 Đồ thị ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất xử lý amoniError! Bookmark
not defined.
Hình 3.14 Ảnh hƣởng của khối lƣợng than đến hiệu suất xử lý NH4+Error! Bookmark
not defined.

Hình 3.15 So sánh khả năng hấp phụ của than hoạt tính thị trƣờngError! Bookmark not
defined.
và than cacbon chế tạo .............................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.16 Khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ ở mô hình dạng cộtError! Bookmark
not defined.
Hình 3.17 Khả năng hấp phụ của vật liệu dạng viên Error! Bookmark not defined.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng việt
1.

Nguyễn Việt Anh (2005), Nghiên cứu xử lý amoni trong nước ngầm bằng phương
pháp sinh học, Bảo vệ môi trƣờng số 3, trang 22-24.

2.

Lƣơng Văn Anh (2013), Xử lý amoni trong nước ngầm bằng bể lọc sinh học cần
được mở rộng cho hệ thống cấp nước nông thôn, Khoa học kỹ thuật thủy lợi và môi
trƣờng, số 43, trang 43-47.

3.

Báo nông nghiệp & PTNT (2007), Báo cáo tình hình phế phẩm nông nghiệp, Hà
Nội.

4.

Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng (2010) Quy chuẩn nước thải bệnh viện QCVN 282010 ngày 16/12/2010.

5.

Bộ y tế, Viện sức khỏe nghề nghiệp và môi trƣờng (2014), Báo cáo tính chất và
thành phần của nước

6.

Bộ y tế, cục quản lý môi trƣờng y tế (2015), Hướng dẫn áp dụng công nghệ xử lý
nước thải y tế , Dự án hỗ trợ xử lý chất thải bệnh viện, Nhà xuất bản y học Hà Nội

7.

Nguyễn Bin (2004), Giáotrình các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và
thực phẩm , tập 4 - NXB Khoa học và Kĩ thuật Hà Nội

8.

Ngô Kim Chi (2013), Phát triển công nghệ chuyển hoá tài nguyên Biomass, tạp chí
Khoa học và Công nghệ, số 14, tr.31.

9.

Lê Văn Cát (2002), Hấp phụ và trao đổi ion trong kỹ thuật xử lý nước và nước thải.
Nhà Xuất Bản thống kê Hà Nội

10. Đào Văn Đông (2007), Nghiên cứu góp phần hoàn thiện công nghệ sản xuất phụ,
gia tro trấu ở Việt Nam, pp.2-8.
11. Cao Ngọc Điệp, Nguyễn Thị Hoàng Nam (2012), Ứng dụng vi khuẩn Pseudomonas
Stutzeri và Acinetobacter Lwoffii loại bỏ amoni trong nước thải từ rác hữu cơ, Tạp
chí khoa học, tr 1-8

12. Trần Quang Ninh (2010),Tổng luận về công nghệ xử lý chất thải rắn của một số
nước và ở Việt Nam, Trung tâm thông tin khoa học và công nghệ quốc gia


13. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2002), Giáo trình công nghệ xử lý nước thải , NXB
Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
14. Nguyễn thị Yến Nhi, Huỳnh Thị Ngọc Trinh (2012), Nghiên cứu cấu trúc và tính
hấp phụ ammonium trong nước của than trà Bắc, Khoa học công nghệ, số 06, trang
2-6.
15. Trần Hiếu Nhuệ, Ƣng Quốc dũng, Nguyễn Thị Kim Thái, (2001), Quản lý chất thải
rắn – tập 1. Chất thải rắn đô thị”, Nxb Xây dựng, Hà Nội.
16. Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hồng Hải (2004), Công nghệ xử lý nước thải bệnh
viện, NXB KHKT, Hà Nội
17. Nguyễn Xuân Nguyên, Trần Quang Huy (2004), Công nghệ xử lỷ chát thải và chất
thải rắn, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, trang 41-43
18. Đào Ngọc Phong, Nguyễn Thị Thái, Đỗ Văn Hợi (1998), Đánh giá ô nhiễm môi
trường và khả năng lây truyền bệnh do nước thải bệnh viện gây ra ở Hà Nội, Kỷ
yếu hội thảo Quản lý chất thải bệnh viện, Hà Nội
19. Nguyễn Hữu Phú (1998), Hấpphụ và xúc tác trên bề mặt vật liệu vô cơ mao quản,
NXB Khoa học và kỹ thuật
20. Minh Tâm (2012), Nghiên cứu công nghệ cacbon hoá để xử lý chất thải đô thị ở
Việt Nam, Viện khoa học và công nghệ Việt Nam.
21. Trịnh Văn Tuyên, Mai Trọng Chính, Đỗ Hồng Trang (2010), Báo cáo tổng hợp
Định hướng nghiên cứu công nghệ xử lý chất thải rắn và chất thải nguy hại tại Việt
Nam trong giai đoạn từ nay đến 2015 và 2025, Viện Công nghệ môi trƣờng, trang
79-81.
22. Trịnh Văn Tuyên, Văn Hữu Tập, Vũ Thị Mai (2014), Xử lý chất thải rắn và chất
thải nguy hại, NXB Khoa học và Kỹ thuật,
23. Trịnh văn Tuyên, Tô Thị Hải Yến, Shuji Yosizawa (2010), Nghiên cứu công nghệ
cacbon hóa chất thải đô thị ở Việt Nam, Hội nghị khoa học kỉ niệm 35 năm Viện

Khoa học và công nghện Việt Nam, 421 tr 72-78


24. Trịnh văn Tuyên, Tô Thị Hải Yến, Shuji Yosizawa (2012), Nghiên cứu xử lý nước
thải dệt nhuộm bằng phương pháp lọc sinh học sử dụng than cacbon hóa, Tạp chí
môi trƣờng của Tổng cục môi trƣờng 56-58
25. Trịnh Văn Tuyên, Nguyễn Thu Hà, Hoàng Lƣơng, Tăng Thị Chính (2012) , Nghiên
cứu xây dựng mô hình Bio- Toilet sử dụng than cacbon hóa nhằm cải thiện môi
trường nước ở Việt Nam. Tạp chí Khoa học và Công nghệ 50(2B) 134-142
26. Trịnh Văn Tuyên, Vũ Thị Phƣơng Anh (2014), Giáo trình các quá trình thiết bị và
thiết bị công nghệ môi trường”, Viện Công nghệ môi trường, NXB Khoa học tự
nhiên và công nghệ.
27. Viện công nghệ môi trƣờng – Viện Khoa học và công nghệ Việt Nam, (2008), Tổng
quan về tình hình nghiên cứu, công nghệ nhiệt phân, cacbon hóa chất thải.

Tài liệu tiếng anh
28. Dang Xuan Hien, Cao Xuan Mai (2009), research on ammonia treatment in
groundwater by ion exchange method. Review of Ministry of Construction, ISSN
0866 8762, Ministry of construction,.
29. D J Goucher (2002), Coalite tyre services pyprolysis process, Presented to the
Midland Section on 19 Septembe, at the corus conference Centre, Scunthorpe..
30. FAO (1983), Simpletechnolgies of charcoal making.
31. Frank M. Gentry (1928), The Technology of low temperature
32. Hazardous waste incineration (1994) Second edition.
33. J.Lee (2002), selective photocatalytic oxidation of NH3 to N2 on platinized TiO2 in
water, Environ. Sci. Technol,Vol.36,pp 5462-5468.
34. Kazuhiro Mochidzuki, Lloyd S. Peredes, and Michael J. Antal, Jr. Flash (2003)
Cacbonization of Bionmass, Ind. Eng. Chem..Res.42 (16) 3690-3699
35. Nicholas P., Cheremisnnoff P., Biotechnology for waste and wastewater treatment,
Noyes publication, New Jersey, USA

36. Van dongen, U., Jetten, M.S.M., van Loosdrecht, M.C.M (2001), The SharonAnammox process for treatment of ammonium rich wasterwater, Water Science anh
Technology, 44(1),pp. 153-154
37. Vanderholm Dale H, (1985). Aricultural waste manual, pp 2 – 15.
38. W.M.Qiao, Y. Song, S-H. Yoon, Y. Korai, I. Mochida, shiga, H.Fukuda, A.
Yamazaki (2006),Cacbonization of waste PVC to develop porous cacbon material
Without further activation,waste Management 26 592-598 .