Khả năng hấp phụ dinh dưỡng và giảm phát thải khí nhà kính của than trấu và than lục bình.

Khả năng hấp phụ dinh dưỡng và giảm phát thải khí nhà kính của than trấu và than lục bình.Khả năng hấp phụ dinh dưỡng và giảm phát thải khí nhà kính của than trấu và than lục bình.Khả năng hấp phụ dinh dưỡng và giảm phát thải khí nhà kính của than trấu và than lục bình.Khả năng hấp phụ dinh dưỡng và giảm phát thải khí nhà kính của than trấu và than lục bình.Khả năng hấp phụ dinh dưỡng và giảm phát thải khí nhà kính của than trấu và than lục bình.Khả năng hấp phụ dinh dưỡng và giảm phát thải khí nhà kính của than trấu và than lục bình.Khả năng hấp phụ dinh dưỡng và giảm phát thải khí nhà kính của than trấu và than lục bình.Khả năng hấp phụ dinh dưỡng và giảm phát thải khí nhà kính của than trấu và than lục bình.Khả năng hấp phụ dinh dưỡng và giảm phát thải khí nhà kính của than trấu và than lục bình.Khả năng hấp phụ dinh dưỡng và giảm phát thải khí nhà kính của than trấu và than lục bình.Khả năng hấp phụ dinh dưỡng và giảm phát thải khí nhà kính của than trấu và than lục bình.Khả năng hấp phụ dinh dưỡng và giảm phát thải khí nhà kính của than trấu và than lục bình.Khả năng hấp phụ dinh dưỡng và giảm phát thải khí nhà kính của than trấu và than lục bình.Khả năng hấp phụ dinh dưỡng và giảm phát thải khí nhà kính của than trấu và than lục bình.Khả năng hấp phụ dinh dưỡng và giảm phát thải khí nhà kính của than trấu và than lục bình.Khả năng hấp phụ dinh dưỡng và giảm phát thải khí nhà kính của than trấu và than lục bình.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ -o0o - NGUYỄN ĐẠT PHƯƠNG KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DINH DƯỠNG VÀ GIẢM PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH CỦA THAN TRẤU VÀ THAN LỤC BÌNH LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC MÃ SỐ: 62 44 03 03 NĂM BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ -o0o - NGUYỄN ĐẠT PHƯƠNG MÃ SỐ NCS: P0717001 KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DINH DƯỠNG VÀ GIẢM PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH CỦA THAN TRẤU VÀ THAN LỤC BÌNH LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC MÃ SỐ: 62 44 03 03 NGƯỜI HƯỚNG DẪN PGS.TS NGUYỄN XUÂN LỘC PGS.TS NGÔ THỤY DIỄM TRANG NĂM CHẤP THUẬN CỦA HỘI Luận án với tựa đề “Khả hấp phụ dinh dưỡng giảm phát thải khí nhà kính than trấu than lục bình”, nghiên cứu sinh Nguyễn Đạt Phương thực theo hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Xuân Lộc PGS.TS Ngô Thụy Diễm Trang Luận án báo cáo Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ thông qua ngày: 09/03/2023 Luận án chỉnh sửa theo góp ý Hội đồng đánh giá luận án xem lại Thư ký Ủy viên Ủy viên Phản biện Phản biện Phản biện Người hướng dẫn Chủ tịch Hội đồng LỜI CẢM ƠN Trước hết xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, Ban Chủ nhiệm Khoa Môi trường Tài nguyên Thiên nhiên, Phòng Quản lý Khoa học Khoa Sau đại học Trường Đại học Cần Thơ tạo điều kiện thuận lợi để học tập, nghiên cứu nâng cao trình độ năm qua Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc người hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Xuân Lộc, PGS.TS Ngô Thụy Diễm Trang, PGS.TS Nguyễn Hữu Chiếm, TS Đỗ Thị Mỹ Phượng TS Trần Sỹ Nam nhiệt tình giúp đỡ cho lời khuyên quý báu suốt thời gian học tập thực nghiên cứu viết luận án Tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất quý Thầy, Cô giảng dạy, hướng dẫn học tập, nghiên cứu suốt thời gian qua Đặc biệt xin cảm ơn Bản Quản lý Dự án Nâng cấp Trường Đại học Cần Thơ VN14-P6 tài trợ kinh phí thực đề tài Đồng thời xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Đại học Xây dựng Miền Tây tạo điều kiện thuận lợi để học tập hoàn thành luận án Cuối cùng, xin chân thành cảm Gia đình, Bạn bè Đồng nghiệp động viên suốt trình học tập NGUYỄN ĐẠT PHƯƠNG i TÓM TẮT Luận án thực nhằm chế tạo than trấu than lục bình; ứng dụng than sinh học hấp phụ chất ô nhiễm từ nước thải biogas; sử dụng than sinh học chất mang cung cấp dinh dưỡng cho rau muống, giảm phát thải khí nhà kính trồng lúa Than trấu than lục bình nhiệt phân 500°C, 700°C 900°C Các thí nghiệm bố trí để xác khả hấp phụ ammonium, nitrate; thí nghiệm sinh trưởng rau muống bổ sung than trấu than lục bình hấp phụ dinh dưỡng; thí nghiệm xác định khả giảm phát thải CH N2O Than trấu than lục bình sản xuất nhiệt độ nhiệt phân 700°C hấp phụ ammonium (NH 4+) nitrate (NO3−) nước thải biogas Sự hấp phụ NH4+ NO3− loại than phù hợp với mơ hình động học biểu kiến bậc bậc 2; mơ hình Langmuir phù hợp mơ hình Freundlich Dung lượng hấp phụ NH4+ NO3− lớn theo mơ hình Langmuir than trấu than lục bình 5,51 mg g−1 4,31 mg g−1; 9,87 mg g−1 9,59 mg g−1 đạt hiệu suất 24,71% 26,71%; 69,70% 64,14% Than trấu than lục bình hấp phụ NH4+ NO3− nước thải biogas làm tăng chiều cao, số lá, chiều dài rễ, trọng lượng tươi, trọng lượng khô sinh khối rau muống Than trấu than lục bình hấp phụ NH 4+ NO3− kết hợp với phân bón vơ tỷ lệ 50 : 50 cho sinh khối rau muống cao Bổ sung than trấu than lục bình vào đất trồng lúa làm giảm phát thải khí nhà kính Hiệu giảm phát thải CH N2O nghiệm thức bổ sung 20 ha−1 cao so với nghiệm thức bổ sung −1 10 ha−1 15,99%, 48,47% cho than trấu 20,14%, 51,90% cho than lục bình Than sinh trấu lục bình sử dụng làm nguyên liệu hấp phụ dinh dưỡng biogas Than sau hấp phụ bón đất làm tăng suất trồng, giảm ô nhiễm môi trường giảm phát thải khí nhà kính góp phần hạn chế tác động BĐKH tồn cầu Từ khóa: Than trấu, than lục bình, dinh dưỡng, nước thải biogas, sinh trưởng rau muống, khí nhà kính i ABSTRACT The thesis was carried out to make rice husk biochar and water hyacinth biochar; application of biochar to adsorb pollutants from biogas wastewater; and using biochar as a carrier and providing nutrients for water spinach, reducing greenhouse gas emissions in rice cultivation Rice husk biochar and water hyacinth biochar were pyrolysed at 500°C, 700°C, and 900°C Experiments were conducted to determine the adsorption capacity of ammonium, nitrate; growth experiment of water spinach with supplementing rice husk or hyacinth biochar absorbed nutrients; and experiments to determine the ability to reduce CH4 and N2O emissions The rice husk biochar and water hyacinth biochar prepared at the pyrolysis temperature of 700°C had the ability to adsorb both ammonium (NH4+) and nitrate (NO3−) in biogas wastewater The adsorption of NH4+ and NO3− of two biochars were fitted with first-order kinetic model and second-order kinetic model The NH4+ and NO3− adsorption of these two biochars were more consistent with the Langmuir model than the Freundlich model The largest NH4+ and NO3− adsorption capacity, according to the Langmuir model of the rice husk biochar and water hyacinth biochar were 5.51 mg g−1 and 4.31 mg g−1; 9.87 mg g−1 and 9.59 mg g−1 with achieve efficiency 24.71% and 26.71%; 69.70% and 64.14%, respectively Rice husk biochar and water hyacinth biochar adsorbed ammonium or nitrate in biogas wastewater, which increased the growth in terms of height, number of leaves, root length, fresh weight, dry weight, and biomass of water spinach Rice husk biochar and hyacinth biochar adsorbed ammonium or nitrate combined with inorganic chemical fertilizers at the ratio of 50 : 50 resulted in the highest biomass of water spinach Rice husk biochar or water hyacinth biochar amendment to paddy rice reduced greenhouse gas (GHG) emissions The effectiveness of reducting CH and N2O emissions of the treatment adding 20 tons −1 was higher than of the treatments adding tons ha−1 and 10 tons ha−1 by 15.99%, 48.47% of rice husk biochar and 20,14%, 51,90% for water hyacinth biochar, respectively Rice husk biochar and water hyacinth biochar can be used as materials for nutrient adsorptions in biogas wastewater Post-adsorbed biochar can fertilize soil to increase crop yields, reduce environmental pollution and reduce greenhouse gas emissions, contributing to limiting the impact of global climate change Keywords: Rice husk biochar, water hyacinth biochar, nutrients, biogas wastewater, growth of water spinach, greenhouse gas i LỜI CAM ĐOAN Tôi tên Nguyễn Đạt Phương, nghiên cứu sinh ngành Môi trường đất nước, Khóa 2017 Tơi xin cam đoan luận án cơng trình nghiên cứu khoa học thực thân hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Xuân Lộc PGS.TS Ngô Thụy Diễm Trang Các thông tin sử dụng tham khảo đề tài luận án thu thập từ nguồn đáng tin cậy, kiểm chứng, công bố rộng rãi tơi trích dẫn nguồn gốc rõ ràng phần danh mục tài liệu tham khảo Các kết nghiên cứu trình bày luận án thực cách nghiêm túc, trung thực không trùng lắp với đề tài khác công bố trước Tôi xin lấy danh dự uy tín thân để đảm bảo cho lời cam đoan i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .i TÓM TẮT ii ABSTRACT iii LỜI CAM ĐOAN .iv MỤC LỤC v DANH SÁCH BẢNG vii DANH SÁCH HÌNH viii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT x CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề .1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu tổng quát .2 1.2.2 Mục tiêu cụ thể 1.3 Nội dung nghiên cứu .2 1.3.1 Nội dung 1: Chế tạo than trấu than lục bình 1.3.2 Nội dung 2: Ứng dụng than sinh học hấp phụ chất ô nhiễm từ nước thải biogas 1.3.3 Nội dung 3: Sử dụng than sinh học chất mang cung cấp dinh dưỡng cho rau muống, giảm phát thải khí nhà kính trồng lúa 1.4 Giới hạn nghiên cứu 1.5 Ý nghĩa luận án .3 1.5.1 Về khoa học 1.5.2 Về thực tiễn 1.6 Những đóng góp luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan than sinh học 2.1.1 Khái niệm than sinh học 2.1.2 Quy trình sản xuất than sinh học 2.1.3 Đặc tính than sinh học 2.1.4 Tổng quan hấp phụ 2.1.5 Một số phương trình đẳng nhiệt mơ tả q trình hấp phụ (Tran, et al., 2017)8 2.1.6 Cơ chế hấp phụ chất than sinh học .10 2.2 Ứng dụng than sinh học .12 2.2.1 Than sinh học hấp phụ dinh dưỡng 12 2.2.2 Than sinh học chất mang cải tạo dinh dưỡng cho đất .13 v 2.2.3 Than sinh học lưu giữ carbon đất giảm phát thải khí nhà kính 15 2.3 Tổng quan nước thải sau túi ủ biogas 18 2.3.1 Nước thải sau túi ủ biogas 18 2.3.2 Thành phần hóa học dinh dưỡng nước thải sau túi ủ biogas 18 2.4 Một số đặc điểm lục bình nguyên liệu sản xuất than sinh học 19 2.5 Một số đặc điểm rau muống lúa 22 2.5.1 Cây rau muống 22 2.5.2 Sản xuất lúa vấn đề môi trường sản xuất lúa 23 2.6 Một số nghiên cứu nước 29 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 3.1 Đối tượng nghiên cứu 31 3.2 Phương pháp nghiên cứu 31 3.2.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 31 3.2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 32 3.2.3 Phương pháp thống kê xử lý số liệu 49 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 50 4.1 Tính chất hóa lý than sinh học chế tạo từ trấu lục bình .50 4.2 Ứng dụng than sinh học hấp phụ chất ô nhiễm từ nước thải biogas 57 4.2.1 Khả hấp phụ ammonium than trấu than lục bình từ dung dịch chuẩn nước thải biogas 57 4.2.2 Khả hấp phụ nitrate than trấu than lục bình từ dung dịch chuẩn nước thải biogas 69 4.3 Sử dụng than sinh học chất mang cung cấp dinh dưỡng cho rau muống, giảm phát thải khí nhà kính trồng lúa .79 4.3.1 Khả sinh trưởng rau muống bổ sung than trấu than lục bình hấp phụ dinh dưỡng nước thải biogas 79 3.2 Khả giảm phát thải CH4, N2O bổ sung than trấu than lục bình96 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT .104 5.1 Kết luận 104 5.2 Đề xuất 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 105 PHỤ LỤC PHỤ LỤC 50 v DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1 Nồng độ chất ô nhiễm có nước thải chăn ni heo trước sau qua túi ủ biogas 18 Bảng 2.2 Chất lượng nước thải sau túi ủ biogas với nguyên liệu nạp phân heo, bèo tai tượng nước ao 19 Bảng 2.3 Tính chất hóa học lục bình từ nguồn khác 20 Bảng 2.4 Thành phần nguyên tố vỏ trấu 28 Bảng 3.1 Phương pháp phân tích tiêu 41 Bảng 3.2 Bố trí nghiệm thức cho than trấu/than lục bình hấp phụ ammonium 42 Bảng 3.3 Bố trí nghiệm thức cho than trấu/than lục bình hấp phụ nitrate 43 Bảng 3.4 Lượng phân hóa học lượng than trấu hấp phụ ammonium cho nghiệm thức 43 Bảng Lượng phân hóa học lượng than trấu hấp phụ nitrate cho nghiệm thức44 Bảng 3.6 Lượng phân hóa học lượng than lục bình hấp phụ ammonium cho nghiệm thức 44 Bảng 3.7 Lượng phân hóa học lượng than lục bình hấp phụ nitrate cho nghiệm thức 44 Bảng 3.8 Phương pháp phân tích tiêu 45 Bảng 3.9 Mô tả khối lượng TSH bổ sung cho nghiệm thức 46 Bảng 3.10 Các giai đoạn liều lượng cần bón phân cho lúa 47 Bảng 3.11 Tần suất thu mẫu đất thí nghiệm .47 Bảng 3.12 Phương pháp phân tích 48 Bảng 4.1 Tính chất hóa lý than trấu than lục bình 51 Bảng 4.2 Phân tích khống chất than trấu than lục bình 55 Bảng 4.3 Các thông số động học hấp phụ ammonium dung dịch chuẩn nước thải biogas than trấu than lục bình 63 Bảng 4.4 Các thông số mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt ammonium .67 Bảng 4.5 Các thông số động học hấp phụ nitrate than trấu than lục bình dung dịch chuẩn nước thải biogas 74 Bảng 4.6 Các thơng số mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt nitrate than trấu than lục bình dung dịch chuẩn nước thải biogas 77 Bảng 4.7 Tính chất nước thải biogas 79 v