Nghiên cứu xử lý Cr, Ni trong nước thải xi mạ bằng vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu

Đề tài nghiên cứu xử lý Cr, Ni trong nước thải xi mạ với vật liệu hấp phụ được chế tạo từ vỏ trấu hoạt hoá bằng H2SO4 ở quy mô phòng thí nghiệm. Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả hấp phụ đạt cao nhất đối với Cr là 82,8% và 90,7% đối với Ni ở các điều kiện vận hành nồng độ Cr, Ni đầu vào lần lượt là 35,73 mg/L và 54,27 mg/L, pH 6, thời gian hấp phụ tối ưu 60 phút và liều lượng chất hấp phụ là 3 g/50 mL. Mời các bạn cùng tham khảo!

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Thực phẩm 21 (4) (2021) 75-84 NGHIÊN CỨU XỬ LÝ Cr, Ni TRONG NƯỚC THẢI XI MẠ BẰNG VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ VỎ TRẤU Ngô Thị Thanh Diễm Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM Email: diemntt@hufi.edu.vn Ngày nhận bài: 12/4/2021; Ngày chấp nhận đăng: 27/5/2021 TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu xử lý Cr, Ni nước thải xi mạ với vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ trấu hoạt hố H2SO4 quy mơ phịng thí nghiệm Kết nghiên cứu cho thấy hiệu hấp phụ đạt cao Cr 82,8% 90,7% Ni điều kiện vận hành nồng độ Cr, Ni đầu vào 35,73 mg/L 54,27 mg/L, pH 6, thời gian hấp phụ tối ưu 60 phút liều lượng chất hấp phụ g/50 mL Mối quan hệ lượng chất bị hấp phụ chất hấp phụ với nồng độ Cr, Ni nước thải trạng thái cân biểu diễn phù hợp qua phương trình đẳng nhiệt Langmuir với dung lượng hấp phụ đạt cực đại Cr 0,598 mg/g Ni 0,835 mg/g Tuy nồng độ Cr, Ni sau xử lý cao so với QCVN 40:2011/BTNMT hiệu loại bỏ nồng độ Ni, Cr ban đầu đạt 80% cho thấy phương pháp hấp phụ vật liệu hấp phụ có nguồn gốc từ phụ phẩm nơng nghiệp xử lý lượng đáng kể nồng độ Ni, Cr ban đầu Từ khóa: Nước thải xi mạ, hấp phụ, loại bỏ kim loại nặng, than hoạt tính MỞ ĐẦU Lúa trồng thân thiết, lâu đời nhân dân ta nhiều dân tộc khác giới năm loại lương thực giới, với ngơ, lúa mì, sắn khoai tây Lúa cung cấp 1/5 toàn lượng calo tiêu thụ người [1] Sản phẩm thu từ lúa thóc, sau xay xát thóc thu sản phẩm gạo với sản phẩm phụ cám trấu Gạo sử dụng làm thực phẩm chính, phần cịn lại người dân tận dụng trở thành vật liệu có ích đời sống ngày cám làm thức ăn cho gia súc gia cầm, rễ, thân, lá, vỏ trấu dùng làm nhiên liệu đốt, chất độn đất dùng cho nông nghiệp, xây dựng v.v Trong tất sản phẩm phụ trình sản xuất gạo từ lúa, vỏ trấu ứng dụng nhiều Vỏ trấu chiếm khoảng 20% trọng lượng hạt lúa, có chứa khoảng 75% chất hữu dễ bay dễ cháy Theo Naiyaa, nghiên cứu đặc điểm tro trấu cho thấy diện tích bề mặt chiếm 57,5 m2/g, đường kính hạt 3,02.10-4 m ứng dụng xử lý nước nước thải nhờ khả hấp phụ chất độ màu, kim loại nặng, hợp chất hữu [2] Nước nguồn tài nguyên thiên nhiên vô quý giá, yếu tố thiếu cho hoạt động sống, sản xuất người sinh vật Nhưng nay, nguồn nước số nơi bị suy giảm chất lượng, chí có nơi cịn bị nhiễm phát triển hoạt động công nghiệp tác động tiêu cực đến môi trường nước Các hoạt động khai thác mỏ, công nghiệp điện tử, xi mạ, sản xuất thép, v.v thải nguồn nước chứa kim loại nặng như: Cu, Zn, Cr, Fe, Ni…và hợp chất hữu độc hại Một số kim loại cần thiết cho thể sống nồng độ vượt mức cho phép ảnh hưởng đến môi trường sức khỏe người Đã có nhiều cơng trình khoa học nghiên cứu phương pháp xử lý nguồn 75 Ngô Thị Thanh Diễm nước bị ô nhiễm kim loại nặng phương pháp kết tủa, trao đổi ion, thẩm thấu ngược, điện thẩm tách, nhiên phương pháp thường tốn gây lượng bùn thải lớn Trong phương pháp hấp phụ có ưu điểm xử lý nhanh, chi phí thấp, đặc biệt tái sử dụng vật liệu hấp phụ Đã có nhiều nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ nguồn nguyên liệu bã trà, bã cà phê, bùn thải, v.v ứng dụng làm vật liệu hấp phụ độ màu, ion kim loại nặng số hợp chất hữu nước mang lại kết xử lý cao [2-9] Vỏ trấu không vật liệu việc tái sử dụng vỏ trấu thành than hoạt tính ứng dụng xử lý nước thải có ý nghĩa thực tiễn việc sử dụng cách có hiệu nguồn vỏ trấu khổng lồ, đặc biệt Việt Nam số quốc gia hàng đầu lĩnh vực sản xuất gạo giới Trước thực trạng tải bãi chôn lấp nhận thấy đặc tính sinh học tái chế, tái sử dụng, ứng dụng vỏ trấu làm vật liệu hấp phụ xử lý nước thải góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đồng thời tạo loại vật liệu hấp phụ rẻ tiền từ nguồn nguyên liệu phế thải lúa, “Nghiên cứu xử lý Cr, Ni nước thải xi mạ vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu” thực Việc ứng dụng vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu hứa hẹn giải pháp đáp ứng yêu cầu xử lý môi trường vừa đem lại lợi ích cho xã hội, góp phần giảm thiểu nguồn rác thải sinh hoạt bãi đổ tăng giá trị sử dụng cho loại chất thải VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu Vỏ trấu lấy từ sở Thành Phát, địa 49 Văn Thân, P.8, Q.6, TP.Hồ Chí Minh Nước thải xi mạ đầu vào lấy Công ty TNHH Sản xuất Thương mại Trần Hùng, địa đường số 8, Khu cơng nghiệp Lê Minh Xn, H Bình Chánh Thành phần nước thải đầu vào phân tích Trung tâm Thí nghiệm Thực hành - Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM với thông số giá trị thể Bảng Bảng Đặc tính nước thải đầu vào Thơng số Đơn vị tính Giá trị QCVN 40:2011, cột B pH - 2,3 5,5 - Cr mg/L 54,27 0,5 Ni mg/L 35,73 Fe mg/L KPH Zn mg/L KPH Cu mg/L KPH Kết Bảng cho thấy pH, Cr Ni vượt nhiều lần so với QCVN 40:2011, cột B quy định nước thải công nghiệp thải nguồn tiếp nhận không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt Kết nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu ứng dụng xử lý nước thải nhiễm Cr, Ni thành công mang lại hiệu tiết kiệm chi phí chế tạo vật liệu hấp phụ xử lý chất thải 2.2 Mơ hình nghiên cứu Quy trình chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu nghiên cứu ứng dụng xử lý nước thải xi mạ thực quy mơ phịng thí nghiệm Trung tâm Thí nghiệm Thực hành - Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM với sơ đồ mơ tả Hình Q trình hoạt hố hố học áp dụng để chế tạo vật liệu sử dụng nghiên cứu Hoạt hoá hoá học xảy 76 Nghiên cứu xử lý Cr, Ni nước thải xi mạ vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu có mặt chất hoạt hóa xảy phản ứng ăn mịn bề mặt vật liệu, kết làm tăng cấu trúc bề mặt vật liệu hấp phụ [10, 11] Các chất hoạt hóa thường dùng nhiều là: CO2, H2O, KOH, NaOH, ZnCl2, H3PO4, H2SO4, HCl, HNO3, … Trong trình hoạt hóa hóa học, nguyên liệu ban đầu tẩm chất hoạt hóa, sấy khơ tiến hành nung kị khí để tăng diện tích bề mặt riêng vật liệu Ưu điểm hoạt hóa hóa học so với hoạt hóa vật lý hiệu hoạt hóa cao hơn, vật liệu hấp phụ có diện tích bề mặt riêng lớn hơn, nhiệt độ hoạt hóa thấp Trong chất hoạt hố hố học H2SO4 sử dụng phổ biến cho hiệu hoạt hố cao, chi phí rẻ ứng dụng để hoạt hoá vỏ trấu ứng dụng xử lý nước thải Nguyên liệu vỏ trấu Đun nước cất từ - Sấy khô 103 - 105 oC Trộn với H2SO4 (tỷ lệ 1:1) 24 Rửa với nước cất Ngâm dd NaHCO3 1% 24 Lọc, rửa nước cất đến môi trường trung tính Sấy khơ 103 - 105 oC Nghiền nhỏ, thu vật liệu d < 0,1 mm Vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu Nghiên cứu khả hấp phụ xử lý Cr, Ni Hình Quy trình chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu Theo Hình 1, vỏ trấu ban đầu đun với nước cất từ 2-3 để loại bỏ tinh bột cịn sót lại vỏ trấu, sau đem sấy khơ 105 °C 2-3 Vỏ trấu sau sấy mang trộn với axit H2SO4 đậm đặc 98% theo tỷ lệ 1:1 24 để tăng hiệu hoạt hố vật liệu [2, 8], sau đem rửa với nước cất sấy lại nhiệt độ 105 °C trong 2-3 để loại bỏ hoàn toàn nước Để loại bỏ hoàn toàn axit dư, vỏ trấu sau ngâm dung dịch NaHCO3 lỗng 1% 24 Sau 24 lấy mẫu rửa lại nước cất đến đạt môi trường trung tính, tiếp tục sấy nhiệt độ 105 °C đến mẫu khơ hồn tồn mang nghiền đến kích thước nhỏ 0,1 mm để tăng diện tích bề mặt tiếp xúc vật liệu góp phần nâng cao hiệu hấp phụ xử lý nước Vỏ trấu hoạt hoá thu tiếp tục ứng dụng nghiên cứu khả xử lý Cr, Ni nước thải xi mạ 77 Ngô Thị Thanh Diễm 2.3 Nội dung nghiên cứu Dựa sở lý thuyết trình hấp phụ [12, 13], vỏ trấu sau hoạt hoá nghiên cứu khả xử lý kim loại khảo sát thời gian, pH, khối lượng vật liệu hấp phụ, nồng độ chất bị hấp phụ ban đầu Hiệu suất hấp phụ đánh giá qua tỷ số nồng độ dung dịch bị hấp phụ nồng độ dung dịch ban đầu: H= (1) Trong đó: H: hiệu hấp phụ (%); Co: nồng độ dung dịch ban đầu (mg/L); Ccb: nồng độ dung dịch bị hấp phụ (mg/L) Khả hấp phụ chất rắn chất bị hấp phụ đặc trưng đẳng nhiệt hấp phụ [13, 14] Để mô tả mối quan hệ lượng chất bị hấp phụ chất hấp phụ với nồng độ chất lỏng trạng thái cân nghiên cứu sử dụng hai phương trình đẳng nhiệt phổ biến Freundlich, Langmuir Vật liệu hấp phụ thu sau hoạt hố vỏ trấu H2SO4 phân tích SEM, diện tích riêng bề mặt (BET) để đánh giá khả hấp phụ vật liệu, tiêu Cr, Ni phân tích theo Standard Methods for the Examination of Water and Waste Water SMEWW 3111B : 2017 - xác định crom tổng số (Cr), niken (Ni) phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS áp dụng nước thải, nước ngầm, nước mặt, nước uống, nước biển nước mưa KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết phân tích cấu trúc diện tích bề mặt riêng vỏ trấu hoạt hố Với mục đích chế tạo vật liệu hấp phụ kim loại nặng nước, vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu sau hoạt hố H2SO4 phân tích cấu trúc vật liệu phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) diện tích bề mặt riêng (BET) Ảnh chụp SEM mẫu vỏ trấu ban đầu mẫu vỏ trấu hoạt tính phân tích Trung tâm Công nghệ Việt Đức - Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM thể Hình với độ phóng đại 10.000 lần gia tốc (SED) 5.0 kV cho thấy khác rõ rệt hai mẫu: mẫu vỏ trấu ban đầu hình ảnh khối, lỗ rỗng khít, mẫu vỏ trấu sau hoạt hố H2SO4 kích thước lỗ rỗng nhiều xốp Và để kiểm chứng cấu trúc lỗ rỗng từ kết chụp ảnh SEM vỏ trấu hoạt hoá, mẫu vỏ trấu hoạt hoá tiếp tục phân tích diện tích bề mặt riêng (BET) Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng Kết cho thấy vỏ trấu sau hoạt hố H2SO4 có diện tích bề mặt riêng lớn 106,360 m2/g (Hình 3), lớn so với nguyên liệu vỏ trấu ban đầu chưa hoạt hố có BET từ 22,64 m2/g - 51,2 m2/g [15], thuận lợi cho trình hấp phụ kim loại nặng nước thải xi mạ [12] ( a ) ( b ) Hình Ảnh chụp SEM: (a) vỏ trấu chưa hoạt hóa (b) vỏ trấu hoạt hoá H2SO4 78 Nghiên cứu xử lý Cr, Ni nước thải xi mạ vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu Hình Kết đo BET vỏ trấu hoạt hoá H2SO4 3.2 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ Thời gian ảnh hưởng đến tốc độ trình hấp phụ, chất khác thời gian hấp phụ khác Các chất bị hấp phụ có kích thước lớn khó khuếch tán vào vật liệu hấp phụ có đường kính lỗ xốp nhỏ, cần thời gian tiếp xúc dài để đạt đến trạng thái cân hấp phụ Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến trình xử lý thực với 50 mL mẫu nước thải xi mạ cho vào ống nghiệm điều kiện thí nghiệm: pH 2, vỏ trấu hoạt hố g, tốc độ khuấy 140 vịng/phút thời gian điều chỉnh lần lượt: 15, 30, 45, 60 90 phút Kết thể Hình 4a, b cho thấy thời gian có ảnh hưởng đến nồng độ Cr, Ni sau trình hấp phụ Nồng độ Cr, Ni giảm mạnh sau 30 phút hấp phụ, tiếp tục giảm sau thời gian hấp phụ 60 phút, từ 60-90 phút trình hấp phụ cân bằng, phù hợp với số nghiên cứu trước [2, 7, 8, 16] cho kết thời gian hấp phụ tốt từ 60 phút đạt trạng thái cân 90 phút Do đó, 60 phút thời gian hấp phụ tối ưu nghiên cứu sử dụng thí nghiệm xem xét ảnh hưởng pH, lượng chất hấp phụ nồng độ chất bị hấp phụ 15 78 Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/L) 77 10 76 75 74 73 72 71 15 30 Cr 15 45 60 90 Thời gian hấp phụ (phút) (a) 30 Ni 45 60 90 Cr Thời gian hấp phụ (phút) (b) Hình Ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến: (a) nồng độ (b) hiệu xử lý Cr, Ni 79 Ngô Thị Thanh Diễm 3.3 Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ 20 100 15 80 Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/L) Sự thay đổi pH môi trường dẫn đến thay đổi chất chất bị hấp phụ, nhóm chức bề mặt, oxy hóa khử, dạng tồn hợp chất ảnh hưởng đến khả hấp phụ vật liệu [13] Từ kết xác định thời gian hấp phụ tốt thí nghiệm trên, khảo sát ảnh hưởng pH đến hiệu hấp phụ với điều kiện thí nghiệm: Vmẫu = 50 mL, vật liệu hấp phụ 1g, tốc độ khuấy 140 vòng/phút, thời gian hấp phụ 60 phút, pH điều chỉnh lần lượt: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, dung dịch NaOH 0,1N cho vào trực tiếp cốc thí nghiệm đến đạt giá trị pH thiết kế Kết Hình 5a, b cho thấy nồng độ Cr, Ni giảm mạnh pH hiệu xử lý Cr, Ni 81,3% 90,5% Nếu tiếp tục nâng pH hiệu xử lý thay đổi khơng đáng kể ngồi pH cao xảy trường hợp ion Ni, Cr bắt đầu tạo kết tủa hydroxit dẫn đến trình hấp phụ khó khăn [13, 17] Cơ chế loại bỏ Cr, Ni phương pháp hấp phụ lúc bị ảnh hưởng ion kim loại nặng chưa bị hydrate hố hồn tồn, đặc biệt Cr Ni nồng độ < 10 mg/L tạo kết tủa hydroxit mãnh liệt pH > [10] nên mức pH - 9, nồng độ Ni, Cr mẫu có chiều hướng tăng nhẹ q trình hydrate hố chưa hồn tồn cản trở hấp phụ kim loại nặng vật liệu nghiên cứu pH pH tối ưu sử dụng cho thí nghiệm 10 (a) Cr 60 40 20 pH (b) Ni Cr pH Hình Ảnh hưởng pH đến: (a) nồng độ (b) hiệu xử lý Cr, Ni 3.4 Ảnh hưởng liều lượng vật liệu hấp phụ 95 90 Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/L) Diện tích bề mặt đặc điểm quan trọng ảnh hưởng đến hiệu hấp phụ Khả hấp phụ chất hấp phụ rắn nói chung tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt chất hấp phụ, tức là, hấp phụ tăng lên tăng liều lượng chất hấp phụ [11, 13] Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng khối lượng vật liệu hấp phụ tiến hành cách thay đổi khối lượng vật liệu hấp phụ từ 1, 2, 3, 4, g điều kiện thí nghiệm pH 6, thời gian hấp phụ 60 phút, tốc độ khuấy 140 vịng/phút Kết khảo sát trình bày Hình 6a, b 85 80 75 (a) Cr Ni Lượng chất hấp phụ (g) (b) Ni Cr Lượng chất hấp phụ (g) Hình Ảnh hưởng lượng chất hấp phụ đến: (a) nồng độ (b) hiệu xử lý Cr, Ni Kết Hình 6a, b cho thấy liều lượng chất hấp phụ ảnh hưởng đến hiệu xử lý, hiệu tăng tăng lượng chất hấp phụ, nhiên thay đổi không đáng kể đến nghiên 80 Nghiên cứu xử lý Cr, Ni nước thải xi mạ vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu cứu này, mức g/50 mL nước thải xử lý hiệu hấp phụ đạt tốt khoảng 82,7% Cr 90,7% Ni Điều giải thích chất chất hấp phụ, chất bị hấp phụ, ảnh hưởng tính chọn lọc, cạnh tranh hấp phụ vật liệu, chất có chất giống tương tác mạnh chất có chất khác Vỏ trấu hoạt hố H2SO4 chất hydrocacbon- chất không phân cực, tương tác nhóm ion kim loại diễn yếu so với nhóm khác loại [12, 13] 3.5 Ảnh hưởng nồng độ kim loại nặng ban đầu Tương tự thí nghiệm khảo sát trên, thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng nồng độ kim loại nặng ban đầu tiến hành cách thay đổi nồng độ kim loại ban đầu Ni từ 54,27 - 74,27 mg/L Cr từ 35,73 - 55,73 mg/L, khối lượng vật liệu hấp phụ g/50 mL, pH 6, thời gian hấp phụ 60 phút, tốc độ khuấy 140 vòng/phút Kết khảo sát trình bày Hình 7a, b FREUNDLICH ,500 ,000 -,800 lnqe -1,00 -,600 y = 4.1042x + 2.6399 R² =0.9517 -,400 -,200 ,00 y = 4,1035x + 1,4453 -,500 R² = 0,7673 -1,000 lnCe (mg/L) (a) (b) Hình Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Freundlich Cr, Ni sau hấp phụ Số liệu thực nghiệm Hình 7a, b cho thấy tăng nồng độ, dung lượng hấp phụ vật liệu tăng Để xem xét phụ thuộc dung lượng hấp phụ theo nồng độ Cr, Ni hấp phụ, số liệu thực nghiệm sử dụng để lập đường hấp phụ đẳng nhiệt phổ biến mơ hình Langmuir mơ hình Freundlich Từ giá trị R2 cho thấy mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir mơ tả tương đối xác q trình hấp phụ Cr, Ni vỏ trấu hoạt hoá H2SO4 Phương trình hấp phụ Langmuir 𝐶 𝐶 viết lại có dạng: 𝑞𝑒 = 1,617𝐶𝑒 + 7,778 Cr 𝑞𝑒 = 1,197𝐶𝑒 + 5,777 Ni Dung 𝑒 𝑒 lượng hấp phụ cực đại Cr qmax(Cr) = 0,598 mg/g, số mơ hình Langmuir KL(Cr) = 0,215 L/mg Ni qmax(Ni) = 0,835 mg/g, KL(Ni) = 0,207 L/mg Kết nghiên cứu so sánh với số nghiên cứu khác phương pháp trình bày Bảng cho thấy hiệu khử Cr, Ni phương pháp hấp phụ vỏ trấu hoạt hoá H2SO4 tương đương với nghiên cứu trước Mặc dù nồng độ Cr, Ni nước thải sau xử lý cao so với QCVN 40:2011/BTNMT giảm thiểu lượng đáng kể Cr, Ni nước thải ban đầu (hơn 80% loại bỏ) kết tạo điều kiện cho phương pháp xử lý tiếp tục xử lý đạt quy chuẩn cho phép trước thải nguồn tiếp nhận giảm chi phí xử lý bậc mang lại an tồn q trình vận hành hệ thống Ngoài ưu điểm vật liệu hấp phụ ứng dụng nghiên cứu vỏ trấu: vật liệu rẻ tiền, dễ kiếm, với hiệu suất xử lý 80% xem phương pháp áp dụng xử lý nước thải bị nhiễm hàm lượng KLN cao Với tình hình tài nguyên khoáng sản ngày khan hiếm, việc xử lý nước thải chứa hàm lượng KLN lớn phương pháp hấp phụ với vật liệu chi phí thấp giảm chi phí vận hành, thu hồi kim loại có giá trị có ý nghĩa môi trường kinh tế xã hội 81 Ngô Thị Thanh Diễm Bảng So sánh kết nghiên cứu với số nghiên cứu công bố Vật liệu hấp phụ Bã cà phê hoạt hoá Ethanol H2SO4 ứng dụng hấp phụ Fe (III) Thông số vận hành tối ưu Kết - pH 3; - Hiệu quả: 70,2% - Thời gian: 90 phút; - Phương trình đẳng nhiệt Langmuir - Nồng độ Fe(III) = 10 mg/L Tác giả [16] - qmax = 7,3mg/g Bã cà phê hoạt hoá H3PO4 10% ứng dụng khả hấp phụ ion Pb2+ - Nồng độ Pb2+ = 30 mg/L; - Hiệu quả: 69,5%; [18] - Đạt theo tiêu chuẩn EPA [7] - Hiệu hấp phụ đạt 98,19%; [8] - Lượng chất hấp - phụ: 0,15g; - Thời gian: 60 phút Vỏ trấu hoạt hoá 950 °C, ứng dụng xử lý Cd(II), Pb(II) - Nồng độ Cd, Pb = 100 mg/L; - pH 4; - Thể tích xử lý: 100 mL; - Lượng chất hấp phụ: 30 g Vỏ cà phê hoạt hoá H3PO4 nung 550 °C, loại bỏ Cr (VI) - Nồng độ Cr (VI): 80 mg/L; - Thời gian: 60 phút; - Lượng chất hấp phụ: g/100 mL; - Tốc độ khuấy: 200 vòng/phút Bã trà, bã cà phê, xương cá, than hoạt tính ứng dụng xử lý Pb(II) - Nồng độ Pb: 10 -100 mg/L; - Phương trình Langmuir; - qmax = 5,26 mg/g - Hiệu quả: 70-100% than (100%), trà (97%), bã cà phê (88%), xương cá (76%) [5] KẾT LUẬN Nghiên cứu tổng hợp thành công vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu hoạt hoá H2SO4 thể kết phân tích hình ảnh cấu trúc vật liệu SEM, diện tích bề mặt riêng BET 106,360 m2/g Vỏ trấu hoạt hố sau ứng dụng để khảo sát hiệu xử lý Cr, Ni nước thải xi mạ phương pháp hấp phụ Kết nghiên cứu cho thấy hiệu xử lý đạt 80% cho hai ion kim loại Cr Ni điều kiện thí nghiệm pH 6, thời gian hấp phụ 60 phút, liều lượng chất hấp phụ g/50 mL, tốc độ khuấy trộn 140 vòng/phút mối quan hệ lượng chất bị hấp phụ chất hấp phụ với nồng độ Cr, Ni nước thải trạng thái cân biểu diễn phù hợp qua phương trình đẳng nhiệt Langmuir với dung lượng hấp phụ đạt cực đại Cr 0,598 mg/g Ni 0,835 mg/g Tuy nồng độ Cr, Ni sau xử lý chưa đạt so với QCVN 40:2011/BTNMT hiệu loại bỏ nồng độ Ni, CR ban đầu đạt 80% cho thấy xử lý lượng đáng kể nồng độ KLN ban đầu đưa vào xử lý Từ kết nghiên cứu nhóm tiếp tục nghiên cứu sâu chế loại bỏ Cr, Ni; kết hợp phương pháp trung hoà kết tủa để loại bỏ hoàn toàn Cr, Ni sau hấp phụ; nghiên cứu rò rỉ Cr, Ni vật liệu hấp phụ khả tái sử dụng vật liệu hấp phụ Việc sử dụng vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu hoạt hoá H2SO4 trình xử lý nguồn nước bị nhiễm kim loại nặng có nhiều ưu điểm Tận dụng nguồn phế thải từ nhà máy, xí nghiệp sản xuất lúa gạo mang lại lợi ích cho xã hội góp phần giảm thiểu chất thải để bảo vệ môi trường 82 Nghiên cứu xử lý Cr, Ni nước thải xi mạ vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Ngọc Đệ - Giáo trình lúa, Viện Nghiên cứu Phát triển Đồng sông Cửu Long, Trường Đại học Cần Thơ (2008) Naiya T K., Bhattacharya A K., Mandal S., Das S K - The sorption of lead (II) ions on rice huskash, Journal of Hazardous Materials 163 (2-3) (2009) 1254-1264 Sharma Y.C - Optimization of parameters for adsorption of methylene blue on a lowcost activated carbon, Journal of Chemical & Engineering Data 55 (2010) 435-439 Rafatullah M., Sulaiman O., Hashim R., Ahmad A - Adsorption of methylene blue on low-cost adsorbents: A review, Journal of Hazardous Materials 177 (2010) 70-80 Agwaramgbo L., Lathan N., Edwards S., Nunez S - Assessing lead removal from contaminated water using solid biomaterials: Charcoal, coffee, tea, fishbone, and caffeine, Journal of Environmental Protection (2013) 741-745 El-Shafey - Removal of Zn (II) and Hg (II) from aqueoussolution on a carbonaceous sorbent chemically prepared from rice husk, Journal of Hazardous Materials 175 (1-3) (2010) 319-327 Tarley C.R.T - Arrudda M.A.Z - Biosorption of heavy metals using rice milling byproducts Chacracterisation and application for removal of metals from aqueous effluents, Journal of Chemosphere 54 (2004) 987-995 Berihun D - Removal of chromium from industrial wastewater by adsorption using coffee husk, Journal of Material Sciences & Engineering (2) (2017) 1-6 Tripathi A., Ranjan M.R - Heavy metal removal from wastewater using low cost adsorbents, Journal of Bioremediation & Biodegradation (6) (2015) 276-282 10 Nguyễn Thị Thuỷ, Ngô Thị Thanh Diễm, Phan Quang Huy Hồng - Ứng dụng q trình hoá học xử lý nước thải, NXB Khoa học kỹ thuật TP.HCM (2020) 11 Lawrence K Wang, Hung Y.T., Nazih K.S - Physicochemical treatment processes: Volume 3, Handbook of Environmental Engineering, Humana Press, USA (2005) 12 Metcalf & Eddy - Water Reuse: Issue, Technologies, and Applications, McGraw Hill, New York, USA (2007) 13 Lê Văn Cát - Hấp phụ trao đổi ion kỹ thuật xử lý nước nước thải, NXB Thống Kê, Hà Nội (2002) 14 Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga - Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội (2005) 15 Trần Thị Tú - Đặc điểm hoá lý than sinh học điều chế từ vỏ trấu, Tạp chí Khoa học Đại học Huế 120 (6) (2016) 233-247 16 Nguyễn Thị Cẩm Thu - Nghiên cứu xử lý Fe (III) nước thải vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã cà phê, Luận văn Thạc sỹ, Trường Đại học Dân lập Hải Phòng (2015) 17 Phạm Hoàng Giang, Đỗ Quang Huy - Nghiên cứu xử lý kim loại nặng nước phương pháp hấp phụ phụ phẩm nơng nghiệp biến tính axit photphoric, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trường 32 (1) (2016) 96-101 18 Đặng Thị Thanh Bình, Nguyễn Thị Ngọc Bích - Khảo sát điều chế than hoạt tính từ trấu, Hội Nghị Khoa Học Cơng nghệ Hóa Hữu Cơ lần thứ 4, Hà Nội (2012) 83 Ngô Thị Thanh Diễm ABSTRACT REMOVAL OF Cr, Nr FROM PLATING WASTEWATER BY ADSORPTION USING RISE HUSKS Ngo Thi Thanh Diem Ho Chi Minh City University of Food Industry Email: diemntt@hufi.edu.vn Study on removing Cr, Ni in plating wastewater by adsorption method with adsorbent materials made from rice husks that activated by H2SO4 at laboratory scale The results showed that adsorption efficiency reached the highest 82.8% of Cr and 90.7% of Ni under operating conditions: Cr, Ni concentrations were 35.73 mg/L and 54.27 mg/L respectively, pH 6, adsorption time was optimal 60 minutes and adsorbent dose was g/50 mL The relationship between amount of adsorbed on the adsorbent with the concentration of Cr, Ni in equilibrium was properly expressed through the Langmuir isothermal equation with the maximum adsorption capacity for Cr was 0.598 mg/g and Ni was 0.835 mg/g Although the concentration of Cr, Ni after treatment has not reached the level of QCVN 40: 2011/BTNMT, but the removal efficiency of the initial concentration of Ni, Cr more than 80% has shown that it can handle a significant amount of Ni, Cr is initially treated by adsorption method Keywords: Heavy metals, plate wastewater treatment, activated cacbon, adsorption 84 ... nhỏ, thu vật liệu d < 0,1 mm Vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu Nghiên cứu khả hấp phụ xử lý Cr, Ni Hình Quy trình chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu Theo Hình 1, vỏ trấu ban đầu đun với nước cất từ 2-3... hấp phụ kim loại nặng nước thải xi mạ [12] ( a ) ( b ) Hình Ảnh chụp SEM: (a) vỏ trấu chưa hoạt hóa (b) vỏ trấu hoạt hoá H2SO4 78 Nghiên cứu xử lý Cr, Ni nước thải xi mạ vật liệu hấp phụ từ vỏ. .. dụng vỏ trấu làm vật liệu hấp phụ xử lý nước thải góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đồng thời tạo loại vật liệu hấp phụ rẻ tiền từ nguồn nguyên liệu phế thải lúa, ? ?Nghiên cứu xử lý Cr, Ni nước