Nghiên cứu ứng dụng vỏ bưởi trong xử lý môi trường đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA - VŨNG TÀU

BÁO CÁO
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VỎ BƯỞI TRONG XỬ
LÝ MÔI TRƯỜNG

Chủ nhiệm đề tài: TS. Tống Thị Minh Thu

BÀ RỊA - VŨNG TÀU, Tháng 5, năm 2021


1. Tên đề tài:

Nghiên Cứu Ứng Dụng Vỏ Bưởi Trong Xử Lý Môi Trường.

2. Mã số: Theo Quyết định số 1222 ngày 12/3/2018.
3. Chủ nhiệm đề tài: TS. Tống Thị Minh Thu.
4. Nội dung chính:
-

Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ bưởi để xử lý chất màu metylen xanh.

-

Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ bưởi để xử lý dầu tràn.

5. Kết quả đạt được: (khoa học, đào tạo, kinh tế - xã hội, ứng dụng…).
5.1. Về mặt khoa học:
-

Xác định được các đặc tính của vỏ bưởi chưa biến tính và sau khi biến tính thơng
qua các phương pháp SEM, BET, FTIR.

-

Xác định khả năng hấp phụ metylen và dầu trong môi trường nước của vỏ bưởi bằng
phép đo phổ UV-VIS, phương pháp cân khối lượng và phương pháp đo góc thấm
ướt (contact – angle).

-

Nghiên cứu thành cơng quy trình chế tạo, biến tính vỏ bưởi (kích thước hạt khác
nhau) để áp dụng vào xử lý thuốc nhuộm màu metylen xanh và nước nhiễm dầu.

-

Báo cáo nghiên cứu khoa học này có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho
các công trình nghiên cứu tiếp theo với hướng nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ
cho xử lý ô nhiễm môi trường.

5.2. Về mặt đào tạo:
-

Hướng dẫn 02 sinh viên bảo vệ đồ án tốt nghiệp với kết quả xuất sắc:
+ Sinh viên Pham Duy Khánh (DH14CM) với đề tài “Nghiên cứu vật liệu hấp phụ

xử lý môi trường từ vỏ bưởi”.
+ Sinh viên Lê Thúy Vân (DH15HD) với đề tài “Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp
phụ xử lý chất màu metylen xanh và dầu tràn từ vỏ bưởi”.

5.3. Về mặt kinh tế-xã hội:
-

Tìm và chế tạo được vật liệu hấp phụ từ nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp rẻ tiền,
sẵn có, là đối tượng phát thải gây ơ nhiễm môi trường, tái sử dụng lại để chế tạo
thành vật liệu xử lý ơ nhiễm mơi trường.

-

Giảm bớt kinh phí xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp.


-

Góp phần vào bảo vệ mơi trường sống của con người.

-

Các kết quả thu được xem là cơ sở để hồn thiện quy trình xử lý nước thải giúp xử
lý triệt để các chất hữu cơ trong nước thải nghiên cứu.

5.4. Về mặt ứng dụng:
-

Kết quả nghiên cứu của đề tài này có thể được xem xét triển khai ứng dụng trong
thực tiễn, cụ thể vỏ bưởi trước và sau khi biến tính có thể ứng dụng trong xử lý nước
thải nhiễm màu metylen xanh, trong xử lý tràn dầu, trong xử lý kim loại nặng.
6. Thời gian nghiên cứu: từ 12/3/2018 đến 12/6/2020
Chủ nhiệm đề tài

TS. Tống Thị Minh Thu


DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ v
DANH MỤC HÌNH ẢNH ..................................................................................... vii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................. ix
LỜI MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT .......................................................... 3
1.1. Thực trạng ô nhiễm môi trường nước ở Việt Nam .................................... 3
1.2. Thực trạng sử dụng phế phẩm nông nghiệp ở Việt Nam .......................... 4
1.3. Các phương pháp xử lý môi trường và phạm vi ứng dụng ....................... 5
1.4. Các loại vật liệu hấp phụ từ phế phẩm sinh học ........................................ 7
1.4.1. Vỏ trấu [2] ...................................................................................................... 7
1.4.2. Bã mía ............................................................................................................ 9
1.4.3. Bã cà phê ...................................................................................................... 10
1.4.4. Xơ dừa: ......................................................................................................... 11
1.5. Tổng quan về ngành công nghiệp nhuộm- dệt may .............................. 13
1.5.1.
1.5.2.

Thực trạng ô nhiễm từ các ngành công nghiệp dệt nhuộm hiện nay .... 13
Nguồn gốc phát sinh nước thải dệt nhuộm ........................................... 13

1.5.3.

Tác hại của nước thải dệt nhuộm đối với môi trường ........................... 13

1.5.4.

Phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm .............................................. 14

1.6. Tổng quan về tràn dầu ............................................................................. 16
1.6.1.

Các vụ tai nạn tràn dầu ở Việt Nam và trên thế giới............................. 17

1.6.2.
1.6.3.

Các phương pháp xử lý dầu tràn ........................................................... 18
Vật liệu xử lý dầu tràn ........................................................................... 19

1.7. Chất hoạt động bề mặt ............................................................................. 19
1.7.1.

Khái niệm .............................................................................................. 19

1.7.2.

Thành phần và cấu trúc ......................................................................... 19

1.7.3.
Các chất hoạt động thường dùng ........................................................... 20
1.8. Vỏ bưởi ...................................................................................................... 20
1.8.1.

Thành phần chính của vỏ bưởi .............................................................. 21

1.8.2.

Ứng dụng của vỏ bưởi ........................................................................... 22

1.8.3.

Các cơng trình nghiên cứu .................................................................... 23

1.9. Các phương pháp phân tích – xác định chỉ tiêu nước thải ................... 25
i


1.9.1.

Phương pháp quan sát kính hiển vi điện tử quét SEM .......................... 25

1.9.2.

Phương pháp hấp phụ đẳng nhiệt (BET)............................................... 25

1.9.3.

Phương pháp phổ hồng ngoại IR........................................................... 26

1.9.4.

Phương pháp đo quang phổ hấp phụ Uv – Vis ..................................... 26

1.9.5.

Phương pháp xác định pH ..................................................................... 27

1.9.6.
Phương pháp đo góc thấm ướt (contact – angle) .................................. 27
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM ........................................................................... 28
2.1. Thiết bị và hóa chất .................................................................................. 28
2.1.1.

Dụng cụ và thiết bị ................................................................................ 28

2.1.2.

Hóa chất ................................................................................................. 28

2.2. Nguồn nguyên- vật liệu............................................................................. 29
2.2.1.
2.2.2.

Vỏ bưởi .................................................................................................. 29
Mẫu nước chứa chất nhuộm màu metylen xanh ................................... 29

2.2.3.

Mẫu nước nhiễm dầu ............................................................................. 29

2.3. Chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ bưởi ....................................................... 30
2.3.1.

Quy trình sơ chế vỏ bưởi để hấp phụ metylen xanh và dầu tràn .......... 30

2.3.2.

Quy trình biến tính vỏ bưởi ................................................................... 31

2.4. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ metylen xanh 31
2.4.1. Ảnh hưởng của pH ....................................................................................... 31
2.4.2. Ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ ............................................................. 32
2.4.3. Ảnh hưởng của thời gian .............................................................................. 32
2.4.4. Ảnh hưởng của nồng độ ............................................................................... 32
2.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến q trình biến tính vỏ bưởi......... 32
2.5.1.

Tỷ lệ khối lượng vỏ bưởi và dung môi sử dụng trong quá trình biến tính
32

2.5.2.
2.5.3.

Nhiệt độ biến tính vỏ bưởi .................................................................... 32
Tỷ lệ vỏ bưởi/ chất béo axit................................................................... 33

2.5.4.

Thời gian biến tính vỏ bưởi ................................................................... 33

2.6. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ trong xử lý tràn
dầu 33
2.6.1.

Ảnh hưởng của độ dày lớp dầu trong hệ nước nhiễm dầu .................... 33

2.6.2.

Ảnh hưởng của thời gian ....................................................................... 33
ii


2.6.3.

Ảnh hưởng của độ mặn dung dịch ........................................................ 34

2.6.4.

Ảnh hưởng của tần số dao động ............................................................ 34

2.7. Phương pháp xác định hiệu suất hấp phụ .............................................. 34
2.7.1.

Phương pháp xác định hiệu suất của metylen xanh .............................. 34

2.7.2.

Phương pháp xác định hiệu suất hấp phụ dầu của vỏ bưởi ................... 34

2.8. Phương pháp xác định hàm lượng muối trong nước biển.................... 35
2.9. Các phương trình đường đẳng nhiệt hấp phụ metylen xanh ............... 36
2.9.1.

Phương trình đẳng nhiệt Freundlich...................................................... 36

2.9.2.

Phương trình đẳng nhiệt Langmuir ....................................................... 37

2.9.3.

Phương trình đẳng nhiệt Temkin........................................................... 38

2.9.4.

Mơ hình phương trình đẳng nhiệt Dubinin- Radushkevich .................. 38

2.9.5.
Phương trình đẳng nhiệt Flory- Huggins .............................................. 39
2.10. Phương trình động học hấp phụ của dầu ............................................... 39
2.11. Phương pháp xây dựng đường chuẩn (hấp phụ metylen xanh) .......... 41
2.12. Các phương pháp đo lường, phân tích đặc trưng được sử dụng ......... 41
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ....................................................... 43
3.1. Kết quả phân tích vật liệu (vỏ bưởi) ....................................................... 43
3.1.1.
3.1.2.

Kết quả chụp SEM của vỏ bưởi chưa xử lý (biến tính) ........................ 43
Kết quả chụp FTIR ................................................................................ 44

3.2.

Kết quả xử lý metylene xanh từ vỏ bưởi ........................................... 46

3.2.1.

Phương trình đường chuẩn .................................................................... 46

3.2.2.

Khảo sát sự hấp phụ của vỏ bưởi với metylen xanh ............................. 47

3.2.2.1.

Khảo sát pH ........................................................................................... 47

3.2.2.2.
3.2.2.3.

Khảo sát liều lượng chất hấp phụ (vỏ bưởi) .......................................... 49
Khảo sát thời gian hấp phụ .................................................................... 50

3.2.2.4.

Khảo sát sự hấp phụ của vỏ bưởi theo các nồng độ .............................. 52

3.2.3.

Khảo sát khả năng hấp phụ metylen xanh của các vật liệu khác nhau . 57

3.2.4.

Các mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt ........................................................... 58

3.2.5.
Cơ chế hấp phụ methylen xanh của vỏ bưởi. ........................................ 61
3.3. Kết quả khảo sát khả năng xử lý nước nhiễm dầu của vỏ bưởi ........... 62

3.3.1. Kết quả phân tích vật liệu vỏ bưởi sau khi biến tính .................................. 62
3.3.1.1.

Kết quả chụp SEM ................................................................................ 62
iii


3.3.1.2.

Kết quả chụp FTIR ................................................................................ 64

3.3.2.

Cơ chế của vỏ bưởi biến tính ................................................................ 66

3.3.3.

Kết quả chụp góc thấm ướt (contact – angle) ....................................... 67

3.3.4.
Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ dầu của vỏ bưởi ở các điều kiện biến
tính vỏ bưởi khác nhau ............................................................................................. 68
3.3.5.

Khảo sát sự hấp phụ dầu theo kích thước hạt (vỏ bưởi) đã được biến tính
73

3.3.6. Khảo sát sự hấp phụ dầu của vỏ bưởi trong nước nhiễm dầu .................... 74
3.3.6.1.

Khảo sát độ dày ..................................................................................... 74

3.3.6.2.
3.3.7.

Khảo sát thời gian hấp phụ .................................................................... 75
Khảo sát nồng độ muối.......................................................................... 77

3.3.8.

Khảo sát tốc độ rung lắc ........................................................................ 78

3.3.9.

Điều kiện tối ưu ..................................................................................... 80

3.3.10. Khảo sát khả năng hấp phụ dầu của vỏ bưởi biến tính với nước biển lấy
từ thành phố Vũng Tàu............................................................................................. 81
3.3.11.
4.

Phương trình động học hấp phụ trong xử lý dầu tràn ........................... 82

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................... 85

4.1. Kết luận....................................................................................................... 85
4.2. Kiến nghị .................................................................................................... 86
PHỤ LỤC ................................................................... Error! Bookmark not defined.

iv

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1. Kết quả bã mía hấp phụ metylen xanh trong dung dịch Cđ = 99.23 mg/l ........ 10
Bảng 1. 2. Kết quả bã mía hấp phụ metylen xanh trong dung dịch Cđ = 3.739 mg/l ........ 10
Bảng 1. 3. Kết quả bã mía loại bỏ ion sắt trong nước uống Cđ = 5 mg/l .......................... 10
Bảng 1. 4. Kết quả bã cà phê loại bỏ KLN trong nước thải Cđ = 50 mg/l ........................ 11
Bảng 1. 5. Kết quả bã cà phê xử lý độ màu trong nước thải dệt nhuộm Cđ = 50 mg/l ..... 11
Bảng 1.6. Kết quả xơ dừa hấp phụ dầu trong nước thải Cđ = 58.3 mg/l ........................... 12
Bảng 1.7. Kết quả xơ dừa loại bỏ ion sắt trong nước uống Cđ = 5 mg/l ........................... 13
Bảng 1.8: Kết quả vỏ bưởi loại bỏ Pb2+ trong dung dịch Cđ = 100 mg/l ......................... 23
Bảng 1.9: Kết quả vỏ bưởi loại bỏ Cu2+ trong dung dịch Cđ = 125 mg/l ........................ 23
Bảng 1. 10 Kết quả vỏ bưởi loại bỏ Pb2+ trong dung dịch Cđ = 10 mg/l ......................... 24
Bảng 1. 11: Kết quả vỏ bưởi hấp phụ metylen xanh trong dung dịch Cđ= 300 mg/l ........ 24
Bảng 1. 12: Kết quả vỏ bưởi hấp phụ metylen xanh trong dung dịch Cđ= 100 mg/l ........ 24

Bảng 2. 1 Dụng cụ và các thiết bị chính ............................................................................ 28
Bảng 2. 2 Danh mục hóa chất chính .................................................................................. 29

Bảng 3. 1 Nồng độ mẫu chuẩn và giá trị A ........................................................................ 46
Bảng 3.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ ............................... 48
Bảng 3.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của liều lượng chất hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ
............................................................................................................................................ 49
Bảng 3.4 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ ........ 51
Bảng 3. 5 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ban đầu (30 – 100 mg/l) đến hiệu suất
hấp phụ ............................................................................................................................... 52
Bảng 3. 6 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ban đầu (100 – 500 mg/l) đến hiệu suất
hấp phụ ............................................................................................................................... 54
Bảng 3. 7 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ban đầu (100 – 500 mg/l) đến hiệu suất
hấp phụ ............................................................................................................................... 56

v


Bảng 3. 8 Bảng kết quả hấp phụ metylen xanh của các loại vật liệu khác nhau ............... 58
Bảng 3. 9 Kết quả các thơng số tính theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich
............................................................................................................................................ 59
Bảng 3. 10 Bảng tổng hợp kết quả của 2 phương trình đẳng nhiệt.................................... 61
Bảng 3. 11 Bảng tổng hợp kết quả phân tích phổ FTIR của vỏ bưởi (bước sóng cm-1) .... 65
Bảng 3. 12 Bảng khảo sát khối lượng vỏ bưởi trong phản ứng biến tính vỏ bưởi............. 69
Bảng 3. 13 Bảng khảo sát nhiệt độ biến tính vỏ bưởi ........................................................ 70
Bảng 3. 14 Kết quả khảo sát sự hấp phụ dầu của vỏ bưởi ................................................. 71
Bảng 3. 15 Bảng kết quả khảo sát thời gian biến tính vỏ bưởi .......................................... 72
Bảng 3. 16 Kết quả khảo sát sự hấp phụ của vỏ bưởi theo các kích thước khác nhau ...... 73
Bảng 3. 17 Bảng kết quả khảo sát độ dày sau khi hấp phụ ................................................ 74
Bảng 3. 18 Bảng kết quả khảo sát thời gian sau khi hấp phụ ............................................ 76
Bảng 3. 19 Bảng kết quả khảo sát nồng độ muối sau khi hấp phụ .................................... 77
Bảng 3. 20 Bảng kết quả khảo sát tốc độ rung sau khi hấp phụ ........................................ 79
Bảng 3. 21 Bảng kết quả khảo sát điều kiện tối ưu sau khi hấp phụ ................................. 81
Bảng 3. 22 Bảng kết quả xác định hàm lượng % muối trong nước biển ........................... 82
Bảng 3. 23 Bảng kết quả khảo sát khả năng hấp phụ trong hệ nước biển thật .................. 82
Bảng 3. 24 Bảng tóm tắt các thơng số trong quá trình hấp phụ dầu .................................. 83
Bảng 3. 25 Bảng tóm tắt các thơng số động học vi phân bậc 2 cho sự hấp phụ dầu ........ 84

vi


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1 Hình ảnh về hậu quả của việc tràn dầu ảnh hưởng đến môi trường .................. 16
Hình 1. 2 Cấu trúc của Hemicellulose ............................................................................... 22

Hình 1. 3 Cấu trúc của Cellulose ....................................................................................... 22
Hình 1. 4 Cấu trúc của Pectin ............................................................................................ 22
Hình 1. 5 Cấu trúc của Naringin ........................................................................................ 22

Hình 2. 1 Hình ảnh quy trình xử lý vỏ bưởi

30

Hình 2. 2 Hệ thống xử lý vỏ bưởi
Hình 2. 4 Mơ hình ngâm, lọc mẫu

31
35

Hình 2. 3 Mơ hình lọc vỏ bưởi sau xử lý
Hình 2. 5 Mơ hình ngâm, lọc mẫu với

Hình 3. 1 Kết quả chụp SEM của vỏ bưởi chưa xử lý

43

Hình 3. 2 Kết quả chụp phổ và nhóm chức của vỏ bưởi chưa qua xử lý

44

Hình 3.3: Kết quả đo diện tích bề mặt của vỏ bưởi

45

Hình 3.4: Kết quả đo kích thước lỗ xốp của vỏ bưởi

46

Hình 3. 5 Biểu đồ phương trình đường chuẩn

47

Hình 3.6: Mẫu dung dịch metylen xanh sau khi hấp phụ theo pH

47

Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn hiệu suất hấp phụ theo pH

48

Hình 3.8: Mẫu dd metylen xanh sau khi hấp phụ theo liều lượng vỏ bưởi

49

Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn hiệu suất hấp phụ theo liều lượng chất hấp phụ

50

Hình 3.10: Mẫu dd metylen xanh sau khi hấp phụ theo thời gian

50

Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn hiệu suất hấp phụ theo thời gian

51

Hình 3. 12 Mẫu dung dịch metylen xanh sau khi hấp phụ theo nồng độ

52

Hình 3. 13 Đồ thị biểu diễn hiệu suất hấp phụ theo nồng độ ban đầu (30 – 100 mg/l)

53

Hình 3. 14 Mẫu metylen xanh sau khi hấp phụ nồng độ từ 100 - 150 mg/l

54

Hình 3. 15 Đồ thị biểu diễn hiệu suất hấp phụ theo nồng độ ban đầu (100 – 150 mg/l) 55
Hình 3. 16 Mẫu dd sau khi hấp phụ theo nồng độ ban đầu khác nhau (100 – 500 mg/l) 55
Hình 3. 17 Đồ thị biểu diễn hiệu suất hấp phụ theo nồng độ ban đầu (100 – 500 mg/l) 56
Hình 3. 18 Hình ảnh các loại vỏ (1, 2, 3, 4 - Than hoạt tính, vỏ cam, vỏ bưởi, chanh)

vii

57


Hình 3. 19: Mẫu dung dịch metylen xanh sau khi hấp phụ theo các loại vật liệu hấp phụ
khác nhau

57

Hình 3. 20 Đồ thị biểu diễn hiệu suất hấp phụ theo các loại vật liệu hấp phụ khác nhau 58
Hình 3. 21 Phương trình đẳng nhiệt Langmuir.

60

Hình 3. 22 Phương trình đẳng nhiệt Freundlich

60

Hình 3. 23 Cấu trúc phân tử methylen xanh Hình 3. 24 Cấu trúc phân tử Cellulose

61

Hình 3. 25 Kết quả chụp SEM của vỏ bưởi đã xử lý bằng axit stearic

62

Hình 3. 26 Kết quả chụp SEM của vỏ bưởi đã xử lý bằng axit oleic

63

Hình 3. 27 Kết quả chụp phổ và nhóm chức của vỏ bưởi đã xử bằng axit stearic

64

Hình 3. 28 Kết quả chụp phổ và nhóm chức của vỏ bưởi đã xử bằng axit oleic

65

Hình 3. 29 Cấu trúc của Hemicellulose

Hình 3. 30 Cấu trúc Hemicellulose sau khi

66

Hình 3. 31 Cấu trúc của Cellulose

Hình 3. 32 Cấu trúc Cellulose sau khi

66

Hình 3. 33 Cấu trúc của Pectin

Hình 3. 34 Cấu trúc của Pectin sau khi

67

Hình 3. 35 Khả năng thấm nước của vỏ bưởi chưa xử lý

67

Hình 3. 36 Khả năng thấm nước của vỏ bưởi đã xử lý

67

Hình 3. 37 Khả năng thấm dầu của vỏ bưởi đã xử lý

67

Hình 3. 38 Khả năng thấm ướt của vỏ bưởi tham khảo[26] (với d,f là khả năng hấp phụ dầu
ở nhiệt độ phịng)

68

Hình 3. 39 Kích thước vỏ bưởi (1; 2; 3; 4 – Dạng bột, hạt lựu, dài, dài to)

73

Hình 3. 40 Đồ thị biểu diễn khả năng hấp phụ của vỏ bưởi theo độ dày của dầu

75

Hình 3. 41 Đồ thị biểu diễn khả năng hấp phụ theo thời gian của vỏ bưởi

76

Hình 3. 42 Đồ thị biểu diễn lượng khả năng hấp phụ theo nồng độ muối của vỏ bưởi

78

Hình 3. 43 Đồ thị biểu diễn khả năng hấp phụ theo tốc độ rung lắc của hệ thống mơ
phỏng nước nhiễm dầu (dầu tràn)

79

Hình 3. 44. Mẫu hỗn hợp nước biển (mô phỏng) và dầu sau khi hấp phụ với tốc độ 30
rpm (hình trái) và tốc độ 180 rpm (hình phải)

80

Hình 3. 45 Mẫu hỗn hợp nước biển (mô phỏng) và dầu sau khi hấp phụ theo các loại dầu
DO, Dầu nhờn và Dầu thơ

80

Hình 3. 46 Đường cong động học vi phân bậc 1 của sự hấp phụ dầu diesel

83

Hình 3. 47 Đường cong động học vi phân bậc 2 của sự hấp phụ dầu diesel

84

viii


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
AAS

Atomic Absorption Spectrophotometric

BET

Brunauer- Emmett- Teller

BOD

Biological Oxygen Demand

COD

Chemical Oxygen Demand

IR

Infrared Radiation

KLN

Kim loại nặng

PAC

Poly Aluminium Chloride

PVA

Poly Vinyl Alcohol

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

SEM

Scanning Electron Microscope

TSS

Turbidity & Suspendid Solids

Uv-Vis

Ultraviolet–visible spectroscopy

NCKH

Nghiên cứu khoa học

DO

Dầu Diesel

STT

Số thứ tự

ix


Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa CNKT-NNCNC

Báo cáo đề tài NCKH

LỜI MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Với tình hình phát triển của thế giới theo xu hướng cơng nghiệp hóa hiện đại hóa
như hiện nay thì nguy cơ ô nhiễm môi trường ngày càng cao. Trong đó, vấn đề ơ nhiễm
nguồn nước do việc xả thải từ các khu cơng nghiệp, nhà máy, xí nghiệp… ra ngồi mơi
trường là đặc biệt nghiêm trọng. Nó đang trở thành một vấn đề cấp bách và cần được sớm
quan tâm, giải quyết bởi tính chất độc hại của nó đối với mơi trường sống của các lồi

sinh vật và của con người.
Hiện nay đã có nhiều cơng trình nghiên cứu về các phương pháp xử lý các nguồn
nước bị ô nhiễm kim loại nặng, dầu tràn… như phương pháp kết tủa, trao đổi ion, thẩm
thấu ngược, điện thẩm tách…Nhưng các phương pháp này thường tốn kém và để lại lượng
bùn thải lớn. Những năm gần đây, phương pháp sử dụng vật liệu hấp phụ từ các nguồn tự
nhiên và các phụ phẩm nông nghiệp như rơm rạ, tro, bã mía, ... đang được chú ý nhiều
trên thế giới. So với các phương pháp hóa học và hóa lý nêu trên thì phương pháp này có
ưu điểm là nguồn sẵn có, rẻ tiền, khơng đưa thêm vào nước thải các tác nhân độc hại. Tuy
nhiên, ở nước ta việc đưa chúng vào xử lý nước thải cịn ít được quan tâm và chưa được
nghiên cứu một cách tồn diện. Chính vì vậy, tơi lựa chọn nghiên cứu vật liệu hấp phụ từ
vỏ bưởi để xử lý nước thải.
Ý nghĩa của đề tài là:
- Tìm và chế tạo được vật liệu hấp phụ từ nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp rẻ tiền,
sẵn có, là đối tượng phát thải gây ơ nhiễm môi trường, tái sử dụng lại để chế tạo thành
vật liệu xử lý ô nhiễm môi trường.
- Giảm bớt kinh phí xử lý phế phụ phẩm nơng nghiệp.
- Góp phần vào bảo vệ môi trường sống của con người.
- Các kết quả thu được là cơ sở để hoàn thiện quy trình xử lý nước thải giúp xử lý
triệt để các chất hữu cơ trong nước thải nghiên cứu.

TS. Tống Thị Minh Thu

Trang 1


Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa CNKT-NNCNC

Báo cáo đề tài NCKH

2. Tình hình nghiên cứu
Trên thế giới và tại Việt Nam đã có rất nhiều cơng trình nghiên cứu về vật liệu hấp
phụ từ phế phẩm sinh học như vỏ trấu, bã mía, bã cà phê, xơ dừa… để xử lý nước thải.
Tuy nhiên, ở Việt Nam chưa có nghiên cứu nào về vật liệu hấp phụ từ vỏ bưởi mà trên
thế giới đã có một vài cơng trình nghiên cứu và kết quả rất khả quan.
3. Mục đích của đề tài:
Nghiên cứu ra vật liệu hấp phụ thân thiện với mơi trường từ nguồn phế phẩm có sẵn
là vỏ bưởi, khơng đưa vào nước thải các hóa chất khác mà vẫn đạt được hiệu quả xử lý
cao. Nếu thành công thì đây sẽ là một trong những biện pháp hữu ích trong việc xử lý
nước thải hiện nay.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu:
Khảo sát khả năng xử lý môi trường của vật liệu hấp phụ (vỏ bưởi) với:
- Xử lý nước nhiễm chất thải dệt nhuộm (chất màu metylen xanh).
- Xử lý dầu tràn (nước nhiễm dầu).
5. Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp tổng hợp tài liệu.
- Phương pháp thực nghiệm.
- Phương pháp phân tích mẫu.
- Phương pháp xử lý số liệu.
- Phương pháp xác định đặc tính của vật liệu.
6. Cấu trúc của đề tài NCKH:
Đề tài NCKH gồm 3 chương (phần):
- Chương 1: Tổng quan lý thuyết.
- Chương 2: Thực nghiệm.
- Chương 3: Kết quả và thảo luận.
- Kết luận và kiến nghị.

TS. Tống Thị Minh Thu

Trang 2

Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa CNKT-NNCNC

Báo cáo đề tài NCKH

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1. Thực trạng ô nhiễm môi trường nước ở Việt Nam
Tình trạng quy hoạch các khu đô thị chưa gắn liền với vấn đề xử lý chất thải, xử lý
nước thải,... vẫn còn tồn đọng nên tại các thành phố lớn, các khu công nghiệp, khu đô
thị,...ô nhiễm môi trường đang thực sự ở mức báo động.
❖ Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước
Sự gia tăng chóng mặt của dân số, kéo theo đó là lượng nước dùng trong sinh hoạt
của dân cư cũng tăng nhanh. Mà ý thức của người dân về vấn đề mơi trường cịn chưa
cao, cơ sở hạ tầng còn yếu kém cũng là những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước
nói riêng và môi trường tự nhiên nói chung. Cùng với đó là tốc độ đơ thị quá nhanh dẫn
tới sự phát triển mạnh của các ngành công nghiệp, khu công nghiệp được xây dựng lên
nhanh chóng. Các hoạt động sản suất, chế biến của những khu chế xuất, công nghiệp này
hàng ngày thải một lượng lớn các hóa chất độc hại có trong nước thải ra mơi trường bên
ngồi mà chưa qua xử lý.
Điều đáng nói ở đây đó là đa phần những khu cơng nghiệp này chưa được trang bị
hệ thống xử lý nước thải theo tiêu chuẩn. Nước thải ra của các hoạt động được xả trực
tiếp ra nguồn nước tự nhiên như sông suối, ao hồ làm ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước
tự nhiên. Nguồn nước ơ nhiễm đó ngấm vào mạch nước ngầm làm ô nhiễm nguồn nước
ngầm.
❖ Hậu quá của ô nhiễm nguồn nước [1]
Hậu quả chung của tình trạng ô nhiễm nước là tỉ lệ người chết do các bệnh liên quan
đến ô nhiễm nước như viêm màng kết, tiêu chảy, ung thư,… ngày càng tăng lên. Ngoài
ra, tỉ lệ trẻ em tử vong tại các khu vực bị ô nhiễm nguồn nước là rất cao.

Dưới đây là bảng tóm tắt các chất gây ơ nhiễm thường gặp trong nước và tác hại của
chúng đến sức khỏe con người.
- Chì: Bệnh thận, thần kinh.
- Amoni, Nitrat, Nitrit: Bệnh xanh da, thiếu máu, gây ung thư.

TS. Tống Thị Minh Thu

Trang 3


Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa CNKT-NNCNC

Báo cáo đề tài NCKH

- Asen: Bệnh dạ dày, bệnh ngoài da, hàm lượng nhiều gây tử vong.
- Trihalogenmethane (sản phẩm phụ của q trình khử trùng bằng clo, có nhiều trong
nước máy): khả năng gây ung thư cao.
- Metyl tert – butyl ete (MTBE) là chất phụ gia phổ biến trong khai thác dầu lửa: Khả
năng gây ung thư rất cao.
- Natri (Na): Bệnh cao huyết áp, bệnh tim mạch.
- Lưu huỳnh (S): Bệnh về đường tiêu hóa.
- Kali (K) Cadimi: Bệnh thối hóa cột sống, đau lưng.
- Hợp chất hữu cơ, thuốc trừ sâu, diệt côn trùng, diệt cỏ, thuốc kích thích tăng trưởng,
thuốc bảo quản, phốt pho,…: Gây ngộ độc, viêm gan, nôn mửa. Tiếp xúc lâu dài sẽ
gây ung thư nghiêm trọng các cơ quan nội tạng.
- Chất tẩy trắng:
• Xenon peroxide, sodium percarbonate: Gây viêm đường hơ hấp.
• Sodium perborrate: Nơn mửa, hại gan.
• Oxalate kết hợp với các calcium tạo ra alcium oxalate: Gây đau thận, sỏi mật.

- Vi trùng các loại, các bệnh truyền nhiễm gây ra bởi vi trùng.
- Kim loại nặng các loại:
• Titan: Đau thần kinh thận, hệ bài tiết.
• Kẽm: Bệnh viêm xương, thiếu máu.
1.2. Thực trạng sử dụng phế phẩm nông nghiệp ở Việt Nam
Hiện nay số lượng phế thải nơng nghiệp ở nước ta vẫn cịn là một vấn nạn. Các
chất phế thải sinh khối tử phụ phẩm của nơng nghiệp như vỏ trấu, cà phê, bã mía, vỏ bưởi,
vỏ chuối, xơ dừa,… là nguyên liệu khổng lồ luôn luôn tồn tại và ngày càng tăng cùng với
sự tăng diện tích canh tác và năng suất cây trồng. Riêng sản lượng trấu có thể thu gom
được ở đồng bằng sông Cửu Long lên tới 1,4 – 1,6 triệu tấn. Tổng sản lượng phế thải sinh
khối đạt 0,3 – 0,5 triệu tấn từ cây cà phê. Đặc biệt là chất thải từ các nhà máy mía đường,
hiện tại cả nước đang có đến 10 – 15% tổng lượng bã mía không được sử dụng vừa gây
TS. Tống Thị Minh Thu

Trang 4


Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa CNKT-NNCNC

Báo cáo đề tài NCKH

ô nhiễm môi trường, vừa không được tận dụng. Một phần nhỏ trong số đó được sử dụng
làm nhiên liệu đốt, thức ăn gia súc, phân bón, phần lớn đổ ra các ao hồ, cống rãnh vừa
gây lãng phí mà cịn làm ảnh hưởng khơng nhỏ đến mơi trường sinh thái.
1.3. Các phương pháp xử lý môi trường và phạm vi ứng dụng
❖ Phương pháp hấp phụ
Hấp phụ là phương pháp tách các chất, trong đó các cấu tử hỗn hợp lỏng, hoặc khí
hấp phụ trên bề mặt xốp, rắn. Chất hấp phụ là những vật rắn có chứa các mao quản. Chất
bị hấp phụ là chất nằm trong pha lỏng hoặc pha khí. Khi q trình hấp phụ xảy ra tức là

có dịng pha lỏng hoặc dịng pha khí chuyển động và tiếp xúc với chất hấp phụ. Hấp phụ
là quá trình chuyển động của các chất bị hấp phụ vào các lỗ mao quản và trên bề mặt của
chất rắn xốp. Quá trình ngược lại được gọi là q trình nhả hấp.
• Hấp phụ vật lý
Các nguyên tử bị hấp phụ liên kết với những tiểu phân (nguyên tử, phân tử, các
ion…) ở bề mặt phân chia pha bởi lực liên kết Van der waals yếu. Nói một cách khác,
trong hấp phụ vật lý các phân tử của chất bị hấp phụ và chất hấp phụ khơng tạo thành hợp
chất hóa học (khơng hình thành các liên kết hóa học) mà chỉ bị ngưng tụ trên bề mặt phân
chia pha và bị giữ lại trên bề mặt bằng lực liên kết phân tử yếu (lực Van der waals) và
liên kết hydro. Sự hấp phụ vật lý ln ln thuận nghịch. Nhiệt hấp phụ khơng lớn.
• Hấp phụ hóa học
Có những lực hóa trị mạnh (do các liên kết bền của liên kết ion, liên kết cộng hóa
trị, liên kết phối trí...) liên kết những phân tử hấp phụ và những phân tử bị hấp phụ tạo
thành những hợp chất hóa học trên bề mặt phân chia pha. Nói một cách khác, hấp phụ
hóa học xảy ra khi các phân tử hấp phụ tạo thành hợp chất hóa học với các phân tử bị hấp
phụ và hình thành trên bề mặt phân chia pha (bề mặt hấp phụ). Lực hấp phụ hóa học khi
đó là lực liên kết hóa học thơng thường (liên kết ion, liên kết cộng hóa trị, liên kết phối
trí ...) sự hấp phụ hóa học ln ln bất thuận nghịch. Nhiệt hấp phụ hóa học lớn, có thể
đạt tới giá trị 800kJ/mol.

TS. Tống Thị Minh Thu

Trang 5


Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa CNKT-NNCNC

Báo cáo đề tài NCKH

• Người ta phân biệt hai kiểu hấp phụ: hấp phụ trong điều kiện tĩnh và hấp phụ trong
điều kiện động.
• Hấp phụ trong điều kiện tĩnh là khơng có sự chuyển dịch tương đối của phân tử
chất lỏng (nước) so với phân tử chất hấp phụ mà chúng cùng chuyển động với nhau. Biện
pháp thực hiện là cho chất hấp phụ vào nước và khuấy trong một thời gian đủ để đạt được
trạng thái cân bằng (nồng độ cân bằng). Tiếp theo cho lắng hoặc lọc để giữ chất hấp phụ
lại và tách nước ra.
• Hấp phụ trong điều kiện động là có sự chuyển động tương đối của phân tử chất
lỏng (nước) so với phân tử chất hấp phụ. Biện pháp thực hiện là cho nước lọc qua lớp lọc
vật liệu hấp phụ.
Các chất hấp phụ thường dùng là: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagel, keo
nhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản xuất như xỉ tro, xỉ mạt sắt... Trong
số này than hoạt tính được sử dụng phổ biến nhất. Than hoạt tính có hai dạng: dạng bột
và dạng hạt đều được dùng để hấp phụ. Lượng chất hấp phụ tùy thuộc vào khả năng hấp
phụ của từng chất và hàm lượng chất bẩn có trong nước. Phương pháp này có khả năng
hấp phụ 58 - 95% các chất hữu cơ và màu. Các chất hữu cơ có thể bị hấp phụ được tính
đến là phenol, ankylbenzen, sulfonic axit, thuốc nhuộm, các hợp chất thơm.
Hiện nay người ta áp dụng than hoạt tính để xử lý amoni trong nước thải: Bột than
hoạt tính và nước thải (thường là nước thải sau xử lý sinh học) cho vào một bể tiếp xúc,
sau một thời gian nhất định bột than hoạt tính được cho lắng hoặc lọc. Do than hoạt tính
rất mịn nên phải sử dụng thêm các chất trợ lắng. Bột than hoạt tính cịn được cho vào bể
aeroten để loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải. Than hoạt tính sau khi sử dụng
có thể được tái sinh lại tuy nhiên chưa tìm được phương pháp hữu hiệu để tái sinh, đối
với than hoạt tính dạng hạt người ta tái sinh trong lị đốt để oxy hóa các chất hữu cơ bám
trên bề mặt của chúng, trong quá trình tái sinh 5 – 10% hạt than bị phá hủy và phải thay
thế bằng hạt mới.

TS. Tống Thị Minh Thu

Trang 6

Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa CNKT-NNCNC

Báo cáo đề tài NCKH

1.4. Các loại vật liệu hấp phụ từ phế phẩm sinh học
1.4.1. Vỏ trấu [2]
Ở Việt Nam, bình quân mỗi năm sản xuất ra hơn 40 triệu tấn thóc. Khối lượng trấu
chiếm 20% trong thành phần hạt thóc, vậy mỗi năm có xấp xỉ 9 triệu tấn trấu thải ra môi
trường, đây là số lượng chất thải khổng lồ mà nếu không xử lý sẽ gây ô nhiễm mơi trường
và là một sự lãng phí lớn.
Trong thực tế trấu là một chất thải khó tái chế, nó cũng là vật liệu khó cháy, khó
mục nát trong mơi trường. Số lượng trấu sử dụng cịn rất ít so với khối lượng trấu lớn mỗi
năm thải ra môi trường.
Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong q trình xay xát. Trong
vỏ trấu có chứa khoảng 75% chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ cháy trong quá trình đốt và khoảng
25% còn lại sẽ chuyển thành tro.
• Ứng dụng
Vỏ trấu có rất nhiều ứng dụng như:
- Xử lý nước thải, làm chất đốt, ứng dụng trong việc tạo sản phẩm công nghệ cao
(sơn nano).
- Loại bỏ màu, mùi, vị không mong muốn hoặc các tạp chất hữu cơ vơ cơ trong nước
thải.
- Làm sạch hóa chất, dược phẩm, làm chất thu hồi vàng bạc và các kim loại quý
khác trong lĩnh vực luyện kim.
- Ngoài những ứng dụng trên vỏ trấu cịn có một số ứng dụng khác như: có thể dùng
làm thiết bị cách nhiệt, làm các sản phẩm mĩ nghệ làm chất độn, giá thể trong sản xuất
nấm, dùng đánh bóng các vật thể bằng kim loại, tro trấu có thể dùng làm phân bón.

• Các cơng trình nghiên cứu
- Năm 2003, Nhóm tác giả Lê Văn Cát, Trần Thị Kim Thoa đã chế tạo than từ vỏ
trấu hấp phụ P-nitrophenol. Than trấu được chế tạo theo phương pháp nhiệt phân yếm khí
trong khoảng nhiệt độ từ 500 – 900 oC với thời gian từ 1–3 giờ, tác nhân hoạt hóa là sơ
TS. Tống Thị Minh Thu

Trang 7


Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa CNKT-NNCNC

Báo cáo đề tài NCKH

đa được tẩm vào trấu với hàm lượng từ 0 – 30%. Than sản phẩm được rửa sạch. Kết quả
hấp phụ tuân theo phương trình đẳng nhiệt Freundlich có giá trị n cao nhất là 2.735. [3]
- Năm 2005, Nguyễn Văn Nội- Khoa hóa học, Trường đại học khoa học tự nhiên.
Nghiên cứu chế tạo vật liệu từ vỏ trấu để tách kim loại chì trong nước. Quy trình biến
tính: Lấy một lượng vỏ trấu đã được làm sạch, cho vào dung dịch NaOH 0.1 M, tiến hành
khuấy trộn trong 1 h ở nhiệt độ phịng, sau đó lấy phần vỏ trấu cho vào nước cất, khuấy
trộn trong 45 phút ở nhiệt độ phòng, quá trình được lặp lại đến khi hết kiềm. Lấy vỏ trấu
ở trên cho vào axit xitric 0.6 M để phản ứng trong 12 giờ ở 70 oC. Sau đó lọc lấy phần vỏ
trấu đem sấy khô ở nhiệt độ 110 oC. Phần vỏ trấu được rửa sạch trên phễu lọc để loại bỏ
hết axit và đêm sấy khơ ở 80 oC trong vịng 3 giờ. Kết quả hấp phụ được miêu tả bằng mơ
hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir có qmax = 30.8 mg/g. [6]
- Năm 2007, nhóm tác giả Đỗ Quang Huy, Đàm Quốc Khanh, Nghiêm Xuân Trường,
Nguyễn Đức Huệ đã chế tạo vật liệu hấp phụ tro than bay sử dụng trong phân tích mơi
trường. Tro than được xử lý bằng kiềm 3,5M có khả năng làm chất hấp phụ trong phân
tích mơi trường. 0,5 g chất hấp phụ tro than bay đã xử lý với dung dịch kiềm được nạp
vào cột sắc ký có kích thước 300 mm x 6 mm dùng để thử nghiệm tách hỗn hợp M1 và

M2. Kết quả nhận được cho thấy, vật liệu sử dụng trong nghiên cứu có khả năng làm giàu
và tách các chất cần phân tích tốt. Độ thu hồi chất phân tích của hỗn hợp M1 và M2 tương
ứng là 83,3 – 89,5% và 51,28 – 93,75%. [3]
- Năm 2012, Trần Văn Đức- Đại học Đà Nẵng. Nghiên cứu hấp phụ ion kim loại
nặng Cu2+ và Zn2+ trong nước bằng vật liệu SiO2 tách từ vỏ trấu. Quy trình biến tính: vỏ
trấu rửa sạch, nung ở 800 oC được tro trấu, thêm dung dịch NaOH 5 M đun nóng, lọc, rửa
sạch. Thêm dung dịch HCl 4 M được dung dịch dạng gel. Đem hỗn hợp này sấy ở 100 oC
thu được SiO2.nH2O. Cuối cùng đem SiO2.nH2O nung tạo thành SiO2. Kết quả hấp phụ
được miêu tả bằng mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir có dung lượng hấp phụ cực đại
qmax của Cu2+ và Zn2+ là 1.787 mg/g và 1.826 mg/g. [4]
- Năm 2014, nhóm tác giả Nguyễn Trí Tuấn, Nguyễn Hữu Minh Phú, Hồ Ngọc Tri
TS. Tống Thị Minh Thu

Trang 8


Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa CNKT-NNCNC

Báo cáo đề tài NCKH

Tân, Phạm Thị Bích Thảo, Phạm Thị Bích Thảo, Nguyễn Thị Kim Chi, Lê Văn Nhạn,
Nguyễn Trọng Tuân và Trịnh Xuân Anh đã tổng hợp hạt nano SiO2 từ tro vỏ trấu bằng
phương pháp kết tủa. Quy trình biến tính: vỏ trấu được rửa sạch và phơi khơ, nung ở 500
– 700 oC trong 4 giờ, thu được vỏ trấu. Sau đó bột nano silica được tách chiết từ tro trấu
bằng cách sử dụng dung dịch NaOH 3N và tiếp tục thêm dung dịch HCl ở pH = 6 cho đến
khi có kết tủa trắng. Sản phẩm bột nano trên được đưa đi đo, kết quả thu được là những
hạt nano SiO2 chế tạo được có pha vơ định hình và kích thước hạt trung bình khoảng
15nm. [5]
1.4.2. Bã mía

Việt Nam cũng là nước phát triển về ngành mía đường, hàng năm các nhà máy
đường thải ra mơt lượng lớn bã mía. Bã mía chiếm khoảng 26,8 – 32% lượng mía ép, bã
mía khơ chứa khoảng 34,5% xenlulozơ, 24% hemixenlulozơ, và 22 – 25% ligin. Các
thành phần hữu cơ này có khả năng biến đổi để tạo ra các tâm hấp phụ để hấp phụ các
cation kim loại nặng.[6]
• Ứng dụng
-

Là nguồn chất đốt cung cấp nhiệt cho nhà máy điện, lò hơi.

-

Là nguyên liệu sản xuất bột giấy, làm ván ép, tầm trần.

-

Dùng làm phụ gia trong chế biến thức ăn chăn nuôi, thức ăn ủ xanh, pha dung dịch
thủy canh.

-

Làm vật liệu lọc nước tự nhiên, chất hấp phụ kim loại nặng, bã mía cịn thể hiện khả
năng hấp phụ tốt đối với dầu.
• Các cơng trình nghiên cứu
- Nhóm tác giả Lê Hữu Thiềng, Ngơ Thị Lan Anh, Đào Hồng Hạnh, Nguyễn Thị

Thúy- trường đại học sư phạm, đại học Thái Nguyên đã nghiên cứu khả năng hấp phụ
metylen xanh trong dung dịch nước của các vật liệu hấp phụ từ bã mía. Kết quả nghiên
cứu được tóm tắt ở bảng 1.1. [7]

TS. Tống Thị Minh Thu

Trang 9


Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa CNKT-NNCNC

Báo cáo đề tài NCKH

Bảng 1. 1. Kết quả bã mía hấp phụ metylen xanh trong dung dịch Cđ = 99.23 mg/l
Bã mía đã
qua xử lý
bằng
Fomadehit

Nồng độ ban
đầu, Cđ (mg/l)
99.23

H2SO4

99.23

Điều kiện tối ưu
Liều lượng chất
pH
hấp phụ (g)
7
0.4

7

Thời gian
(phút)
60

0.4

90

Hiệu suất
(%)
87.38
90

- Tháng 3/ 2015, Handojo Djati Utomo- Singapo đã nghiên cứu khả năng hấp phụ
metylen xanh từ vỏ bưởi. Kết quả nghiên cứu được tóm tắt ở bảng 1.2.[8]
Bảng 1. 2. Kết quả bã mía hấp phụ metylen xanh trong dung dịch Cđ = 3.739 mg/l

Không xử lý

Nồng độ
ban đầu
(mg/l)
3.739

Xử lý bằng CaCl2

3.739

Loại bã mía

Điều kiện tối ưu
Liều lượng
pH
chất hấp
phụ (g)
5
0.833
5

0.833

Thời
gian
(phút)
30

Dung lượng
hấp phụ cực
đại qmax
(mg/g)
84.7458

30

35.2113

- Năm 2016, nhóm tác giả P.Iyshwarya, R.G.Ramya Gayathri- Ấn Độ đã nghiên cứu
sử dụng bã mía để loại bỏ ion sắt trong nước uống. Kết quả nghiên cứu được tóm tắt ở

bảng 1.3. [9]
Bảng 1. 3. Kết quả bã mía loại bỏ ion sắt trong nước uống Cđ = 5 mg/l
Kim
loại
Fe (II)

Nồng độ ban
đầu (mg/l)
5

Điều kiện tối ưu
Liều lượng chất
pH
hấp phụ (g)
5
0.1

Thời gian
(phút)
60

Hiệu suất
(%)
93

1.4.3. Bã cà phê
Cà phê là tên một chi thực vật thuộc họ Thiên thảo bao gồm khoảng 500 chi khác nhau
và trên 6000 loài cây nhiệt đới. Cà phê được trồng chủ yếu ở vùng Tây Nguyên. Bã cà phê
là một vật liệu lignoxenlulozơ, có khả năng tách kim loại nặng và màu, hòa tan trong nước
nhờ vào cấu trúc xốp và thành phần xenlulozơ. [10]

TS. Tống Thị Minh Thu

Trang 10


Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa CNKT-NNCNC

Báo cáo đề tài NCKH

• Ứng dụng
Bã cà phê có rất nhiều ứng dụng bổ ích như: Làm phân bón cho cây trồng, bã cà phê có
tác dụng như một chất hấp phụ mùi khử mùi rất tốt.
Ngoài ra than bã cà phê mang nhiều đặc tính có thể sử dụng trong lĩnh vực xử lý môi
trường nên được sử dụng làm vật liệu nghiên cứu khả năng xử lý màu và COD trong nước
thải dệt nhuộm.
• Các cơng trình nghiên cứu
- Năm 2013, theo đề tài nghiên cứu của nhóm nghiên cứu G. Z. Kyzas, D. N. Bikiaris,
M. Kostoglou và N. K. Lazaridis- Hy Lạp đã nghiên cứu sử dụng bã café để loại bỏ Cu
(II) trong nước thải. Kết quả nghiên cứu được tóm tắt ở bảng 1.4. [11]
Bảng 1. 4. Kết quả bã cà phê loại bỏ KLN trong nước thải Cđ = 50 mg/l
Điều kiện tối ưu
Kim loại

Nồng độ ban
đầu (mg/l)
50

Cu (II)

pH
5

Hiệu suất

Liều lượng chất
hấp phụ (g)
1.0

Thời gian
(phút)
120

(%)
94

- Năm 2015, nhóm tác giả Trịnh Thị Thu Hương, Vũ Đức Thảo đã nghiên cứu sử
dụng than bã cà phê để xử lý màu trong nước thải dệt nhuộm. Kết quả nghiên cứu được
tóm tắt ở bảng 1.5. [12]
Bảng 1. 5. Kết quả bã cà phê xử lý độ màu trong nước thải dệt nhuộm Cđ = 50 mg/l
Điều kiện tối ưu
Nồng độ ban

Hiệu suất

đầu (mg/l)

pH

Liều lượng chất
hấp phụ (g)

Thời gian
(phút)

(%)

50

8

2.0

60

96

1.4.4. Xơ dừa:
• Nguồn phế phẩm:

TS. Tống Thị Minh Thu

Trang 11


Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa CNKT-NNCNC

Báo cáo đề tài NCKH

Ngành sản xuất chỉ xơ dừa đã được hình hành rất lâu và bắt đầu phát triển từ năm
1996, cho đến những năm gần đây ngành sản xuất chỉ xơ dừa mới thật sự phát triển mạnh.
Kết quả điều tra năm 2005 có khoảng 200 cơ sở sản xuất chỉ sơ dừa trên toàn huyện Mỏ
Cày, phát triển tập trung mạnh nhất ở các xã Khánh Thạnh Tân, Đa Phước Hội, An Thạnh,
Thành Thới B nằm dọc theo tuyến sơng Thơm có khoảng 135 cơ sở. Sản xuất chỉ xơ thải
ra lượng mụn dừa giao động từ 300 - 500 tấn/ ngày, tập trung nhiều nhất vào khoảng tháng
4 - 9 hằng năm. [1]
Xơ dừa có một số tính chất và thành phần hóa học sau: Độ xốp 10 -12%, Chất hữu
cơ: 9.4 - 9.8%, Tổng lượng tro: 3 - 6%, Cellulose: 20 - 30%, Lignin: 60 - 70%.
• Ứng dụng:
Sử dụng xơ dừa thơ trong bể xử lý kị khí để xử lý nước thải ngành chế biến cao su
hoặc hấp phụ dầu trong nước thải công nghiệp.
• Các cơng trình nghiên cứu trong nước:
- Năm 2010, nhóm tác giả Phạm Thị Dương, Bùi Đình Hồn, Nguyễn Văn Tám- Đại
học Hàng hải đã nghiên cứu khả năng hấp phụ dầu trong nước thải bằng xơ dừa. Kết quả
nghiên cứu được tóm tắt ở bảng 1.6. [7]
Bảng 1.6. Kết quả xơ dừa hấp phụ dầu trong nước thải Cđ = 58.3 mg/l
Điều kiện tối ưu

Dầu

Nồng độ
ban đầu
(mg/l)
58.3

pH

Liều lượng

chất hấp
phụ (g)

Thời gian
(phút)

-

5.234

30

Hiệu suất
(%)

96.6

• Các cơng trình nghiên cứu nước ngoài:

TS. Tống Thị Minh Thu

Trang 12


Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa CNKT-NNCNC

-

Báo cáo đề tài NCKH

Năm 2016, nhóm tác giả P.Iyshwarya, R.G.Ramya Gayathri- Ấn Độ đã nghiên

cứu sử dụng xơ dừa để loại bỏ ion sắt trong nước uống. Kết quả nghiên cứu được tóm tắt
ở bảng 1.7. [17]
Bảng 1.7. Kết quả xơ dừa loại bỏ ion sắt trong nước uống Cđ = 5 mg/l

Kim loại

Nồng độ ban
đầu (mg/l)

Fe (II)

5

Điều kiện tối ưu
Liều lượng
pH
chất hấp phụ
(g)
5
0.1

Thời gian
(phút)

Hiệu suất
(%)

60

96

1.5. Tổng quan về ngành công nghiệp nhuộm- dệt may
1.5.1. Thực trạng ô nhiễm từ các ngành công nghiệp dệt nhuộm hiện nay
Hiện trạng ô nhiễm nước thải làng nghề dệt nhuộm tại Việt Nam phát sinh chính từ
hoạt động làng nghề. Vì chỉ với quy mô nhỏ, công nghệ thủ công, lỗi thời, không đồng bộ,
phát triển tự phát chủ yếu chịu sự chi phối của thị trường, khơng có hệ thống xử lý nước
thải bài bản do chi phí thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm cao và do khơng có sự
hiểu biết của người dân về tác hại của nước thải dệt nhuộm ảnh hưởng đến sức khỏe của
chính bản thân mình và những người xung quanh.
1.5.2. Nguồn gốc phát sinh nước thải dệt nhuộm
Trong quá trình sản xuất của ngành dệt nhuộm thì sử dụng nước nhiều và nguồn phát
sinh ra nước thải ngành dệt nhuộm ở rất nhiều công đoạn khác nhau, thay đổi theo từng
loại sản phẩm. Những đặc trưng của loại nước thải này có pH, nhiệt độ, COD cao và độ
màu tương đối cao. Do vậy cần có biện pháp hợp lý để quản lý được lượng nước thải này
triệt để hơn.
1.5.3. Tác hại của nước thải dệt nhuộm đối với môi trường
Hầu hết các loại phẩm nhuộm đều có độc tính. Một số loại cịn có khả năng gây ung
thư. Thuốc nhuộm azo là nhóm lớn nhất dùng trong ngành tẩy nhuộm, chiếm khoảng 65%
trong tổng số các loại thuốc nhuộm dùng để nhuộm và in hoa. Cấu tạo có gốc benzidine

TS. Tống Thị Minh Thu

Trang 13