Đang tải... (xem toàn văn)
Báo cáo đề tài khoa học và công nghệ cấp trường nghiên cứu ứng dụng vỏ bưởi trong xử lý môi trường Báo cáo đề tài khoa học và công nghệ cấp trường nghiên cứu ứng dụng vỏ bưởi trong xử lý môi trường Báo cáo đề tài khoa học và công nghệ cấp trường nghiên cứu ứng dụng vỏ bưởi trong xử lý môi trường Báo cáo đề tài khoa học và công nghệ cấp trường nghiên cứu ứng dụng vỏ bưởi trong xử lý môi trường Báo cáo đề tài khoa học và công nghệ cấp trường nghiên cứu ứng dụng vỏ bưởi trong xử lý môi trường Báo cáo đề tài khoa học và công nghệ cấp trường nghiên cứu ứng dụng vỏ bưởi trong xử lý môi trường Báo cáo đề tài khoa học và công nghệ cấp trường nghiên cứu ứng dụng vỏ bưởi trong xử lý môi trường Báo cáo đề tài khoa học và công nghệ cấp trường nghiên cứu ứng dụng vỏ bưởi trong xử lý môi trường Báo cáo đề tài khoa học và công nghệ cấp trường nghiên cứu ứng dụng vỏ bưởi trong xử lý môi trường Báo cáo đề tài khoa học và công nghệ cấp trường nghiên cứu ứng dụng vỏ bưởi trong xử lý môi trường Báo cáo đề tài khoa học và công nghệ cấp trường nghiên cứu ứng dụng vỏ bưởi trong xử lý môi trường Báo cáo đề tài khoa học và công nghệ cấp trường nghiên cứu ứng dụng vỏ bưởi trong xử lý môi trường Báo cáo đề tài khoa học và công nghệ cấp trường nghiên cứu ứng dụng vỏ bưởi trong xử lý môi 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 BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG Tên đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Vỏ Bưởi Trong Xử Lý Môi Trường Mã số: Theo Quyết định số 1222 ngày 12/3/2018 Chủ nhiệm đề tài: TS Tống Thị Minh Thu 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 Kết đạt được: (khoa học, đào tạo, kinh tế - xã hội, ứng dụng…) 5.1 Về mặt khoa học: - Xác định đặc tính vỏ bưởi chưa biến tính sau biến tính thơng qua phương pháp SEM, BET, FTIR - Xác định khả hấp phụ metylen dầu môi trường nước vỏ bưởi phép đo phổ UV-VIS, phương pháp cân khối lượng 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 nước nhiễm dầu - Báo cáo nghiên cứu khoa học sử dụng làm tài liệu tham khảo cho cơng trình nghiên cứu 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 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 dầu tràn từ vỏ bưởi” 5.3 Về mặt kinh tế-xã hội: - Tìm chế tạo vật liệu hấp phụ từ nguồn phế phụ phẩm nơng nghiệp rẻ tiền, sẵn có, đối tượng phát thải gây ô nhiễm môi trường, tái sử dụng lại để chế tạo thành vật liệu xử lý ô nhiễm mơi trường - Giảm bớt kinh phí xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG - Góp phần vào bảo vệ môi trường sống người - Các kết thu xem sở để hoàn thiện quy trình xử lý nước thải giúp xử lý triệt để chất hữu nước thải nghiên cứu 5.4 Về mặt ứng dụng: - Kết nghiên cứu đề tài xem xét triển khai ứng dụng thực tiễn, cụ thể vỏ bưởi trước sau biến tính ứng dụng xử lý nước thải nhiễm màu metylen xanh, xử lý tràn dầu, xử lý kim loại nặng Thời gian nghiên cứu: từ 12/3/2018 đến 12/6/2020 Chủ nhiệm đề tài TS Tống Thị Minh Thu BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ix LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Thực trạng ô nhiễm môi trường nước Việt Nam 1.2 Thực trạng sử dụng phế phẩm nông nghiệp Việt Nam 1.3 Các phương pháp xử lý môi trường phạm vi ứng dụng 1.4 Các loại vật liệu hấp phụ từ phế phẩm sinh học 1.4.1 Vỏ trấu [2] 1.4.2 Bã mía 1.4.3 Bã cà phê 10 1.4.4 Xơ dừa: 11 1.5 Tổng quan ngành công nghiệp nhuộm- dệt may 13 1.5.1 1.5.2 Thực trạng ô nhiễm từ ngành công nghiệp dệt nhuộm 13 Nguồn gốc phát sinh nước thải dệt nhuộm 13 1.5.3 Tác hại nước thải dệt nhuộm môi trường 13 1.5.4 Phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm 14 1.6 Tổng quan tràn dầu 16 1.6.1 Các vụ tai nạn tràn dầu Việt Nam 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 cấu trúc 19 1.7.3 Các chất hoạt động thường dùng 20 1.8 Vỏ bưởi 20 1.8.1 Thành phần vỏ bưởi 21 1.8.2 Ứng dụng vỏ bưởi 22 1.8.3 Các cơng trình nghiên cứu 23 1.9 Các phương pháp phân tích – xác định tiêu nước thải 25 i BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG 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 hóa chất 28 2.1.1 Dụng cụ 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 dầu tràn 30 2.3.2 Quy trình biến tính vỏ bưởi 31 2.4 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ metylen xanh 31 2.4.1 Ảnh hưởng pH 31 2.4.2 Ảnh hưởng lượng chất hấp phụ 32 2.4.3 Ảnh hưởng thời gian 32 2.4.4 Ảnh hưởng nồng độ 32 2.5 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến q trình biến tính vỏ bưởi 32 2.5.1 Tỷ lệ khối lượng vỏ bưởi dung mơi sử dụng q 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 yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ xử lý tràn dầu 33 2.6.1 Ảnh hưởng độ dày lớp dầu hệ nước nhiễm dầu 33 2.6.2 Ảnh hưởng thời gian 33 ii BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG 2.6.3 Ảnh hưởng độ mặn dung dịch 34 2.6.4 Ảnh hưởng 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 metylen xanh 34 2.7.2 Phương pháp xác định hiệu suất hấp phụ dầu vỏ bưởi 34 2.8 Phương pháp xác định hàm lượng muối 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 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 sử dụng 41 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43 3.1 Kết phân tích vật liệu (vỏ bưởi) 43 3.1.1 3.1.2 Kết chụp SEM vỏ bưởi chưa xử lý (biến tính) 43 Kết chụp FTIR 44 3.2 Kết xử lý metylene xanh từ vỏ bưởi 46 3.2.1 Phương trình đường chuẩn 46 3.2.2 Khảo sát hấp phụ 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 hấp phụ vỏ bưởi theo nồng độ 52 3.2.3 Khảo sát khả hấp phụ metylen xanh vật liệu khác 57 3.2.4 Các mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt 58 3.2.5 Cơ chế hấp phụ methylen xanh vỏ bưởi 61 3.3 Kết khảo sát khả xử lý nước nhiễm dầu vỏ bưởi 62 3.3.1 Kết phân tích vật liệu vỏ bưởi sau biến tính 62 3.3.1.1 Kết chụp SEM 62 iii BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG 3.3.1.2 Kết chụp FTIR 64 3.3.2 Cơ chế vỏ bưởi biến tính 66 3.3.3 Kết chụp góc thấm ướt (contact – angle) 67 3.3.4 Kết khảo sát khả hấp phụ dầu vỏ bưởi điều kiện biến tính vỏ bưởi khác 68 3.3.5 Khảo sát hấp phụ dầu theo kích thước hạt (vỏ bưởi) biến tính 73 3.3.6 Khảo sát hấp phụ dầu vỏ bưởi 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 hấp phụ dầu vỏ bưởi biến tính với nước biển lấy từ thành phố Vũng Tàu 81 3.3.11 Phương trình động học hấp phụ 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 BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Kết bã mía hấp phụ metylen xanh dung dịch Cđ = 99.23 mg/l 10 Bảng Kết bã mía hấp phụ metylen xanh dung dịch Cđ = 3.739 mg/l 10 Bảng Kết bã mía loại bỏ ion sắt nước uống Cđ = mg/l 10 Bảng Kết bã cà phê loại bỏ KLN nước thải Cđ = 50 mg/l 11 Bảng Kết bã cà phê xử lý độ màu nước thải dệt nhuộm Cđ = 50 mg/l 11 Bảng 1.6 Kết xơ dừa hấp phụ dầu nước thải Cđ = 58.3 mg/l 12 Bảng 1.7 Kết xơ dừa loại bỏ ion sắt nước uống Cđ = mg/l 13 Bảng 1.8: Kết vỏ bưởi loại bỏ Pb2+ dung dịch Cđ = 100 mg/l 23 Bảng 1.9: Kết vỏ bưởi loại bỏ Cu2+ dung dịch Cđ = 125 mg/l 23 Bảng 10 Kết vỏ bưởi loại bỏ Pb2+ dung dịch Cđ = 10 mg/l 24 Bảng 11: Kết vỏ bưởi hấp phụ metylen xanh dung dịch Cđ= 300 mg/l 24 Bảng 12: Kết vỏ bưởi hấp phụ metylen xanh dung dịch Cđ= 100 mg/l 24 Bảng Dụng cụ thiết bị 28 Bảng 2 Danh mục hóa chất 29 Bảng Nồng độ mẫu chuẩn giá trị A 46 Bảng 3.2 Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến hiệu suất hấp phụ 48 Bảng 3.3 Kết khảo sát ảnh hưởng liều lượng chất hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ 49 Bảng 3.4 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến hiệu suất hấp phụ 51 Bảng Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ ban đầu (30 – 100 mg/l) đến hiệu suất hấp phụ 52 Bảng Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ ban đầu (100 – 500 mg/l) đến hiệu suất hấp phụ 54 Bảng Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ ban đầu (100 – 500 mg/l) đến hiệu suất hấp phụ 56 v BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG Bảng Bảng kết hấp phụ metylen xanh loại vật liệu khác 58 Bảng Kết thơng số tính theo phương trình đẳng nhiệt Langmuir Freundlich 59 Bảng 10 Bảng tổng hợp kết phương trình đẳng nhiệt 61 Bảng 11 Bảng tổng hợp kết phân tích phổ FTIR vỏ bưởi (bước sóng cm-1) 65 Bảng 12 Bảng khảo sát khối lượng vỏ bưởi phản ứng biến tính vỏ bưởi 69 Bảng 13 Bảng khảo sát nhiệt độ biến tính vỏ bưởi 70 Bảng 14 Kết khảo sát hấp phụ dầu vỏ bưởi 71 Bảng 15 Bảng kết khảo sát thời gian biến tính vỏ bưởi 72 Bảng 16 Kết khảo sát hấp phụ vỏ bưởi theo kích thước khác 73 Bảng 17 Bảng kết khảo sát độ dày sau hấp phụ 74 Bảng 18 Bảng kết khảo sát thời gian sau hấp phụ 76 Bảng 19 Bảng kết khảo sát nồng độ muối sau hấp phụ 77 Bảng 20 Bảng kết khảo sát tốc độ rung sau hấp phụ 79 Bảng 21 Bảng kết khảo sát điều kiện tối ưu sau hấp phụ 81 Bảng 22 Bảng kết xác định hàm lượng % muối nước biển 82 Bảng 23 Bảng kết khảo sát khả hấp phụ hệ nước biển thật 82 Bảng 24 Bảng tóm tắt thơng số q trình hấp phụ dầu 83 Bảng 25 Bảng tóm tắt thông số động học vi phân bậc cho hấp phụ dầu 84 vi BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Hình ảnh hậu việc tràn dầu ảnh hưởng đến môi trường 16 Hình Cấu trúc Hemicellulose 22 Hình Cấu trúc Cellulose 22 Hình Cấu trúc Pectin 22 Hình Cấu trúc Naringin 22 Hình Hình ảnh quy trình xử lý vỏ bưởi 30 Hình 2 Hệ thống xử lý vỏ bưởi Hình Mơ hình ngâm, lọc mẫu 31 35 Hình Mơ hình lọc vỏ bưởi sau xử lý Hình Mơ hình ngâm, lọc mẫu với Hình Kết chụp SEM vỏ bưởi chưa xử lý 43 Hình Kết chụp phổ nhóm chức vỏ bưởi chưa qua xử lý 44 Hình 3.3: Kết đo diện tích bề mặt vỏ bưởi 45 Hình 3.4: Kết đo kích thước lỗ xốp vỏ bưởi 46 Hình Biểu đồ phương trình đường chuẩn 47 Hình 3.6: Mẫu dung dịch metylen xanh sau 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 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 hấp phụ theo thời gian 50 Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn hiệu suất hấp phụ theo thời gian 51 Hình 12 Mẫu dung dịch metylen xanh sau hấp phụ theo nồng độ 52 Hình 13 Đồ thị biểu diễn hiệu suất hấp phụ theo nồng độ ban đầu (30 – 100 mg/l) 53 Hình 14 Mẫu metylen xanh sau hấp phụ nồng độ từ 100 - 150 mg/l 54 Hình 15 Đồ thị biểu diễn hiệu suất hấp phụ theo nồng độ ban đầu (100 – 150 mg/l) 55 Hình 16 Mẫu dd sau hấp phụ theo nồng độ ban đầu khác (100 – 500 mg/l) 55 Hình 17 Đồ thị biểu diễn hiệu suất hấp phụ theo nồng độ ban đầu (100 – 500 mg/l) 56 Hình 18 Hình ảnh loại vỏ (1, 2, 3, - Than hoạt tính, vỏ cam, vỏ bưởi, chanh) vii BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG 57 Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa CNKT-NNCNC Báo cáo đề tài NCKH Kết khảo sát thời gian hấp phụ ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ trình bày bảng 3.18 hình 3.41 Bảng 18 Bảng kết khảo sát thời gian sau hấp phụ STT Thời gian (phút) Khả hấp phụ (g/g) 10 1.594 15 1.671 20 1.586 30 1.821 45 1.881 60 1.926 75 1.877 90 2.047 Khả hấp phụ (g/g) 2.5 1.5 0.5 10 15 20 30 45 60 75 90 Thời gian hấp phụ (phút) Hình 41 Đồ thị biểu diễn khả hấp phụ theo thời gian vỏ bưởi Nhận xét: Dựa vào bảng kết thu bảng 3.18, ta thấy thời gian hấp phụ ngắn thì lượng hấp phụ không cao Thời gian t’ = 10 phút hấp phụ 1.594 g, từ 10 – 90 phút thì lượng hấp phụ tăng dần từ (1.594 - 2,047 g) Tuy nhiên, từ 30 phút – 90 phút thời gian hấp phụ dài lượng hấp phụ không chênh lệch nhiều TS Tống Thị Minh Thu BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG Trang 76 Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa CNKT-NNCNC Báo cáo đề tài NCKH t’ = 30 phút (1.821 g), t’ = 90 phút (2.047 g) Vì vậy, chọn t’ = 30 phút làm thời gian cho khảo sát 3.3.7 Khảo sát nồng độ muối a Điều kiện phản ứng Lấy g mẫu vào cốc 500 ml có chứa 20 g dầu diesel 250 ml nước biển mơ có hàm lượng muối NaCl tương ứng 20%; 25%; 30%; 35%; 40% Hỗn hợp để hệ thống rung lắc với tốc độ 30 vòng/phút thời gian 30 phút b Kết Kết khảo sát nồng độ muối ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ trình bày bảng 3.19 hình 3.42 Bảng 19 Bảng kết khảo sát nồng độ muối sau hấp phụ STT Nồng độ muối (%) Khả hấp phụ (g/g) 20 1.821 25 1.805 30 1.723 35 1.650 40 1.665 TS Tống Thị Minh Thu BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG Trang 77 Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa CNKT-NNCNC Báo cáo đề tài NCKH Khả hấp phụ (g/g) 2.5 1.5 0.5 20 25 30 35 40 Nồng độ muối (%) Hình 42 Đồ thị biểu diễn lượng khả hấp phụ theo nồng độ muối vỏ bưởi Nhận xét: Dựa vào bảng kết ta thấy nồng độ muối tăng thì lượng hấp phụ giảm Điều giải thích hàm lượng muối tăng (hàm lượng chất điện ly tăng) làm tăng sức căng bề mặt thành phần có hỗn hợp gây cản trở cho hấp phụ lớp dầu lên bề mặt vỏ bưởi Khi độ mặn 20 đến 30%, lực hấp phụ dầu vỏ bưởi trở nhỏ độ mặn nằm khoảng từ 30 đến 40% Vì chọn nồng độ muối 20% làm điều kiện để khảo sát yếu tố lại 3.3.8 Khảo sát tốc độ rung lắc a Điều kiện phản ứng Lấy 1g mẫu vào cốc 500 ml có chứa 20 g dầu diesel 250 ml nước biển mô 20% NaCl để (30 phút) với tốc độ (30; 60; 90; 120; 180 vịng/ phút) Mục đích việc khảo sát tốc độ rung lắc để mô hệ thống nước nhiễm dầu thực tế dầu tràn vùng biển ảnh hưởng sóng biển b Kết Kết khảo sát tốc độ rung lắc ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ trình bày bảng 3.20 hình 3.43 TS Tống Thị Minh Thu BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG Trang 78 Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa CNKT-NNCNC Báo cáo đề tài NCKH Bảng 20 Bảng kết khảo sát tốc độ rung sau hấp phụ STT Tốc độ rung (rpm) Khả hấp phụ (g/g) 30 1.821 60 1.805 90 1.720 120 1.594 180 1.429 Khả hấp phụ (g/g) 2.5 1.5 0.5 30 60 90 120 180 Tốc độ rung lắc (rpm) Hình 43 Đồ thị biểu diễn khả hấp phụ theo tốc độ rung lắc hệ thống mô nước nhiễm dầu (dầu tràn) Nhận xét: Nhìn vào bảng kết ta thấy tốc độ rung lắc ảnh hưởng không đến hiệu suất hấp phụ Trong đó, tốc độ rung 30 rpm (rpm = vịng/phút) có khả hấp phụ tốt (1.821 g) giảm dần xuống 180 rpm (1.429 g) Với tần số rung lắc ngày tăng, chuyển động hạt vỏ bưởi hệ thống thí nghiệm tăng lên có nhiều hội tiếp xúc với môi trường (nước nhiễm dầu) Khi tần số lớn 60 vòng/phút, dầu di chuyển nhanh ảnh hưởng đến tiếp xúc với vật liệu hấp phụ dầu Với tốc độ lớn 90 vòng/ phút, hạt dầu có nhiều khả khơng tiếp xúc với vật liệu hấp phụ, chúng có xu hướng bị xáo trộn lẫn sâu hỗn hợp dầu TS Tống Thị Minh Thu BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG Trang 79 Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa CNKT-NNCNC Báo cáo đề tài NCKH nước dẫn đến khả hấp phụ dầu giảm Ở tốc độ rung 180 rpm hỗn hợp sau hấp phụ tạo hệ nhũ tương khơng cịn hỗn hợp nước biển (mơ phỏng) ban đầu Chính vậy, chúng tơi chọn tốc độ rung 30 rpm làm điều kiện tối ưu để khảo sát Hình 44 Mẫu hỗn hợp nước biển (mô phỏng) dầu sau hấp phụ với tốc độ 30 rpm (hình trái) tốc độ 180 rpm (hình phải) 3.3.9 Điều kiện tối ưu Sau tìm điều kiện tối ưu (độ dày mm tương ứng với 20 g vỏ bưởi, t’ = 30 phút, nồng độ muối 20%, tốc độ rung 30 rpm), sử dụng điều kiện tối ưu để khảo sát khả hấp phụ loại dầu vỏ bưởi biến tính loại axit khác (axit stearic axit oleic) a Điều kiện phản ứng Lấy g mẫu vào cốc 500 ml có chứa 20 g tương ứng mm dầu (diesel, nhờn, thô) 250 ml nước biển mô 20% để (30 phút) hệ thống rung lắc với tốc độ 30 vòng/ phút Hình 45 Mẫu hỗn hợp nước biển (mơ phỏng) dầu sau hấp phụ theo loại dầu DO, Dầu nhờn Dầu thô TS Tống Thị Minh Thu BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG Trang 80 Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa CNKT-NNCNC Báo cáo đề tài NCKH b Kết Kết khảo sát điều kiện tối ưu theo loại dầu ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ trình bày bảng 3.21 Bảng 21 Bảng kết khảo sát điều kiện tối ưu sau hấp phụ Diesel Vỏ bưởi biến tính axit stearic 1.821 Vỏ bưởi biến tính axit oleic 1.705 Nhờn 2.197 1.772 Thô 2.979 2.748 Dầu Nhận xét: Dựa vào bảng kết 3.21, ta thấy khả hấp phụ loại axit theo loại dầu khác cho kết khác Đối với dầu diesel axit stearic (1.821 g) cao axit oleic (1.705 g) nhiên không chênh lệch nhiều Dầu nhờn dầu thơ axit stearic cho kết cao (2.197 g 2.979 g) axit oleic (1.772 g 2.748 g) Điều cho thấy khả hấp phụ loại dầu tốt tùy theo loại dầu khả hấp phụ khác 3.3.10 Khảo sát khả hấp phụ dầu vỏ bưởi biến tính với nước biển lấy từ thành phố Vũng Tàu Với điều kiện tối ưu tìm (độ dày với mm tương ứng 20 g vỏ bưởi, t’ = 30 phút, tốc độ rung 30 rpm), áp dụng để khảo sát khả hấp phụ dầu vỏ bưởi xử lý axit stearic với nước biển Nước biển lấy bãi trước Vũng tàu a Điều kiện phản ứng Lấy g mẫu vào cốc 500 ml có chứa 20 g dầu diesel 250 ml nước biển thật để 30 phút với tốc độ 30 vòng/ phút b Kết Kết khảo sát điều kiện tối ưu theo loại dầu ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ trình bày bảng 3.22 3.23 TS Tống Thị Minh Thu BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG Trang 81 Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa CNKT-NNCNC Báo cáo đề tài NCKH Bảng 22 Bảng kết xác định hàm lượng % muối nước biển Sáng Trưa Chiều Tối mmuối thu (g) 77.541 70.067 69.962 65.952 Hàm lượng muối (%) 5.4 4.8 4.8 4.6 Bảng 23 Bảng kết khảo sát khả hấp phụ hệ nước biển thật Khả hấp phụ (g/g) Sáng Trưa Chiều Tối 2.147 2.274 2.24 2.484 Nhận xét: Dựa vào bảng 3.22 3.23, cho kết nồng độ muối khả hấp phụ buổi sáng (5.4% - 2.147 g), buổi trưa (4.8% - 2.274 g), buổi chiều (4.8% - 2.24 g), buổi tối (4.6% - 2.484 g) Như ta thấy vỏ bưởi có khả hấp phụ tốt dầu có hệ nước biển thật cao hệ nước biển mơ phỏng, điều độ mặn hệ nước biển thật thấp 3.3.11.Phương trình động học hấp phụ xử lý dầu tràn Nghiên cứu mô hình động học hấp phụ của vỏ bưởi Dựa vào tài liệu tham khảo tìm hiểu chúng tơi thấy khả hấp phụ dầu dựa phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậc bậc 2[28] Vì chúng tơi khảo sát tìm được, phương trình động học thể hình 3.46, hình 3.47 bảng 3.24, bảng 3.24 a Điều kiện thí nghiệm Lấy g mẫu vỏ bưởi biến tính (axit stearic) vào cốc 500 ml có chứa 20 g dầu diesel 250 ml nước biển mô 20% NaCl, cho g mẫu vỏ bưởi biến tính axit stearic, để mẫu hệ thống rung lắc với tốc độ 30 vòng/ phút Khảo sát khả hấp phụ vỏ bưởi biến tính theo thời gian 10; 15; 20; 30; 60; 75; 90 phút TS Tống Thị Minh Thu BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG Trang 82 Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa CNKT-NNCNC Báo cáo đề tài NCKH Bảng 24 Bảng tóm tắt thơng số trình hấp phụ dầu Thời gian (phút) Khả hấp phụ thời điểm, qt (g/g), C0 (mg/l) Ce (mg/ml) v (ml) w (g) qe (g/g) t/qt qe-qt Ln (qe-qt) 10 15 20 30 45 60 75 90 1.594 1.671 1.586 1.821 1.881 1.926 1.877 2.047 80000 80000 80000 80000 80000 80000 80000 80000 73624 73316 73656 72716 72476 72296 72492 71812 250 250 250 250 250 250 250 250 1 1 1 1 1594 1671 1586 1821 1881 1926 1877 2047 6.27 8.98 12.61 16.47 23.92 31.15 39.96 43.97 1592.41 1669.33 1584.41 1819.18 1879.12 1924.07 1875.12 2044.95 7.37 7.42 7.37 7.51 7.54 7.56 7.54 7.62 b Phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậc 14 y = 0.0029x + 7.3673 R² = 0.8194 12 Ln(qe-qt) 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Thời gian (phút) Hình 46 Đường cong động học vi phân bậc hấp phụ dầu diesel TS Tống Thị Minh Thu BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG Trang 83 Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa CNKT-NNCNC c Báo cáo đề tài NCKH Phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậc 50 y = 0.4817x + 2.1425 R² = 0.9954 40 t/qt 30 20 10 0 20 40 60 80 100 Thời gian (phút) Hình 47 Đường cong động học vi phân bậc hấp phụ dầu diesel Bảng 25 Bảng tóm tắt thơng số động học vi phân bậc cho hấp phụ dầu Phương trình R2 Phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậc y = 0.0029x + 7.3673 0.8194 Phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậc y = 0.4817x + 2.1425 0.9954 Sau vẽ phương trình vi phân bậc tìm thơng số bảng 3.25, ta thấy hệ số tương quan R = 0.9954 phù hợp Nên hấp phụ dầu diesel vỏ bưởi tuân theo phương trình vi phân bậc TS Tống Thị Minh Thu BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG Trang 84 Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa CNKT-NNCNC 4.1 Báo cáo đề tài NCKH KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua nghiên cứu này, rút kết luận sau: - Về mặt lý thuyết: + Nghiên cứu tìm hiểu thêm phương pháp nghiên cứu tổng hợp tài liệu, phân tích mẫu, xác định đặc tính vật liệu … + Nghiên cứu tìm hiểu nhiều nghiên cứu nước quốc tế việc nghiên cứu, chế tạo vật liệu hấp phụ xử lý môi trường từ phế phẩm nông nghiệp vỏ trấu, bã mía, bã cà phê, xơ dừa, vỏ bưởi - Về mặt thực nghiệm: + Xác định đặc tính vỏ bưởi chưa biến tính sau biến tính thơng qua phương pháp chụp SEM, BET, FTIR + Xác định khả hấp phụ metylene dầu nước nhiễm dầu vỏ bưởi phép đo phổ UV-VIS, phương pháp cân khối lượng phương pháp đo góc thấm ướt (contact – angle) + Nghiên cứu thành cơng quy trình chế tạo vỏ bưởi thành dạng bột để áp dụng vào xử lý thuốc nhuộm màu metylen xanh Sau khảo sát yếu tố tìm điều kiện tối ưu (pH = 6, nồng độ metylen xanh Cbđ = 110 mg/l, liều lượng vỏ bưởi mchp = 0.35 g, thời gian hấp phụ tkhuấy = 75 phút, thể tích mẫu Vdd = 50 ml) cho khả hấp phụ metylen xanh vỏ bưởi đạt hiệu suất cao 98.1 % + Nghiên cứu thành cơng quy trình biến tính vỏ bưởi (kích thước hạt khác nhau) để áp dụng xử lý tràn dầu Với điều kiện tối ưu: Vỏ bưởi 20 g, dung môi hexan 300 ml, nhiệt độ biến tính vỏ bưởi nhiệt độ phòng, tỷ lệ vỏ bưởi/ chất béo axit: 2:1, thời gian biến tính vỏ bưởi: + Nghiên cứu khả hấp phụ dầu sử dụng vỏ bưởi biến tính để áp dụng vào xử lý vùng nước nhiễm dầu Sau khảo sát yếu tố tìm điều kiện tối ưu (độ dày lớp dầu mm tương ứng với 20g, t’ = 30 phút, nồng độ muối 20%, tốc độ TS Tống Thị Minh Thu BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG Trang 85 Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa CNKT-NNCNC Báo cáo đề tài NCKH rung 30 vòng/phút) 4.2 Kiến nghị Đây kết bước đầu nghiên cứu Vì vậy, đề xuất đề tài tiếp tục phát triển thêm vài nghiên cứu khác như: - Tiếp tục nghiên cứu khả hấp phụ dầu cách cải tiến phương pháp xử lý bề mặt vỏ bưởi để nâng cao hiệu suất hấp phụ với chất thải hữu khác - Tiến hành chế tạo than hoạt tính từ vỏ bưởi Tiếp tục nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm từ vỏ bưởi - Áp dụng thực tiễn xử lý nước thải nhà máy dệt nhuộm vùng nước có tượng tràn dầu xảy - Nghiên cứu sâu thử nghiệm thực tế mơ hình xử lý dầu tràn vật liệu phế phẩm nông nghiệp (vỏ bưởi) TS Tống Thị Minh Thu BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG Trang 86 Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa CNKT-NNCNC Báo cáo đề tài NCKH TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thị Linh Châu, Nguy Thị Thanh Nhanh (2014), “Vấn đề ô nhiễm nguồn nước Việt Nam nay” Đại học quốc gia TP HCM, Trường Đại học Kinh tế luật, Khoa Kế toán – Kiểm toán [2] Vũ Hồng (2011) - Công nghệ xử lý, tái chế trấu thành nguyên liệu quý SiO2 nhiệt lượng, Tạp chí môi trường (VEM) [3] Đỗ Quang Huy, Đàm Quốc Khanh, Nghiêm Xuân Trường, Nguyễn Đức Huệ (2007) “Chế tạo vật liệu hấp phụ từ tro than bay sử dụng phân tích mơi trường” Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Công nghệ 23 (2007) 160-165 [4] Trần Văn Đức (2012), “Nghiên cứu hấp phụ ion kim loại nặng Cu2+ Zn2+ nước vật liệu SiO2 tách từ vỏ trấu”, Đại học Đà Nẵng [5] Nguyễn Trí Tuấn, Nguyễn Hữu Minh Phú, Hồ Ngọc Tri Tân, Phạm Thị Bích Thảo, Phạm Thị Bích Thảo, Nguyễn Thị Kim Chi, Lê Văn Nhạn, Nguyễn Trọng Tuân Trịnh Xuân Anh (2014) “Tổng hợp hạt nano SiO2 từ tro vỏ trấu phương pháp kết tủa” Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, Khoa học Tự nhiên, Công nghệ Môi trường: 32 (2014): 120 – 124 [6] Hoàng Ngọc Hiền, Lê Hữu Thiềng (2008), “Nghiên cứu khả hấp phụ ion Ni2+ môi trường nước vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía ứng dụng xử lý mơi trường” Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ - Số (46) Tập 2/Năm 2008 [7] Lê Hữu Thiềng, Ngô Thị Lan Anh, Đào Hồng Hạnh, Nguyễn Thị Thúy (2011) – “Nghiên cứu khả hấp phụ metylen xanh dung dịch nước vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía”.Tạp chí khoa học cơng nghệ 78(02): 45-50 [8] Handojo Djati Utomo, Ru Yi Natalie Phoon, Zhonghuan Shen, Li Hui Ng, Zheng Bang Lim (2015) – “Removal of methylene blue using chemically modified sugarcane bagasse, Scientific research publishing Inc” [19] P.Iyshwarya, R.G.Ramya Gayathri, N.Sangeetha (2014) - Removal of iron content from drinking water by using coconut coir and sugar bagasse, Anna University, TS Tống Thị Minh Thu BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG Trang 87 Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa CNKT-NNCNC Báo cáo đề tài NCKH Department of civil engineering, panimalar engineering college, Chennai - 600 123, India [10] Võ Thị Loan Trinh (2014) – “Khảo sát khả hấp phụ kim loại nặng Crom (VI) bã cà phê” Trường Đại học Cần Thơ [11] G Z Kyzas, D N Bikiaris, M Kostoglou N K Lazaridis (2013) - Copper removal from aqueous systems with coffee wastes as low-cost materials, EDP Sciences [12] Trịnh Thị Thu Hương, Vũ Đức Thảo (2015) - Nghiên cứu sử dụng than bã cà phê để xử lý màu chất hữu nước thải dệt nhuộm, Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học - Tập 20, Số [13] Phan Như Quỳnh (2013), “Nghiên cứu phương pháp sản xuất tinh dầu vỏ bưởi” [14] http://www.baohaiduong.vn/nong-nghiep/xa-thanh-hong-them-mot-mua-buoi-boithu-74696 [15] http://m.aseantraveller.net/tin-tuc/516_buoi-nam-roi-binh-minh-vinh-long.html [16].https://baomoi.com/ben-tre-buoi-da-xanh-chiem-20-dien-tich-cay-an trai/c/25532678.epi [17] Koninika Tanzim, M Z Abedin (2015) - Adsorption of Methylene blue from aqueous solution by pomelo (citrus maxima) peel, International journal of scientific & technology research Volume 4, Issue 12 [18] Wenbo Chai, Xiaoyan Liu, Junchen Zou, Xinying Zhang, Beibei Li, Tiantian Yin (2015) “Pomelo peel modified with acetic anhydride and styrene as newsorbents for removal of oil pollution”, Carbohydrate Polymers 132 (2015) 245 – 251 [19] Junchen Zou, Wenbo Chai, Xiaoyan Liu, Beibei Li, Xinying Zhang & Tiantian Yin (2015), “Magnetic pomelo peel as a new absorption material for oil- polluted water”, Desalination and Water Treatment (2015) 1–10 [20] http://www.nhandan.com.vn/xahoi/item/34541102-phong-ngua-ung-pho-su-co- tran-dau-tren-bien.html [21] https://haivanship.com.vn/vi/news/Tin-tuc-hang-hai/10-su-co-tran-dau-kinh hoangtren-the-gioi-42/ TS Tống Thị Minh Thu BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG Trang 88 Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa CNKT-NNCNC Báo cáo đề tài NCKH [22] Penpun Tasaso (2014) - Adsorption of Copper using pomelo peel and depectinated pomelo peel, Journal of Clean energy technologies, Vol 2, No [23] Sasiwimol Chanmalee, Pisit Vatanasomboon, Chaowalit Warodomrungsimun (2016) - Adsorption of Pb2+ from synthetic solution by pomelo peel, the Asian conference on sustainability, Energy & the Environment [24] Trịnh Thị Thu Hương, Vũ Đức Thảo (2015) - Nghiên cứu sử dụng than bã cà phê để xử lý màu chất hữu nước thải dệt nhuộm, Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học - Tập 20, Số [25] Phạm Duy Khánh (2018) – “Nghiên cứu vật liệu hấp phụ xử lý môi trường từ vỏ bưởi” Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu [26] Wenbo Chai, Xiaoyan Liua, Junchen Zou, Xinying Zhang, Beibei Li, Tiantian Yin (2015) – “Pomelo peel modified with acetic anhydride and styrene as newsorbents for removal of oil pollution” Carbohydrate Polymers 132 (2015) 245–251 [27] Konstantin Balashev, Martin Gudmand, Lars Iversen, Thomas H Callisen,Allan Svendsen, Thomas Bjørnholm (2003) “Humicola lanuginosa lipase hydrolysis of monooleoyl-rac-glycerolat the lipid–water interface observed by atomic force microscopy” Department of Chemistry, Nano-Science Center, University of Copenhagen [28] Junchen Zou, Xiaoyan Liu, Wenbo Chai, Xinying Zhang, Beibei Li, Yuxi Wang & Yining Ma (2014)- “Sorption of oil from simulated seawater by fatty acidmodified pomelo peel” College of Environmental and Chemical Engineering, Shanghai University [29] Junchen Zou, Wenbo Chai, Xiaoyan Liu, Beibei Li, Xinying Zhang & Tiantian Yin (2015) “Magnetic pomelo peel as a new absorption material for oil-polluted water” Desalination and Water Treatment, pp 1–10 [30] Ibrahim Che Omar, Hisashi Saeki, Naomichi Nishio and Shiro Nagai (1987) “Hydrolysis of Triglycerides by Immobilized Thermostable Lipase from Humicola lanuginosa” Department of Fermentation Technology, Faculty of Engineering, TS Tống Thị Minh Thu BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG Trang 89 Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa CNKT-NNCNC Báo cáo đề tài NCKH Hiroshima University, Saijo-cho, Higashi-Hiroshima 724, Japan Agric Bioi Chem., 52 (1), 99-105 [31] Changwei Hu, Jianlong Li, Yin Zhou, Mei Li, Feng Xue, and Huiming Li (2009) “Enhanced removal of methylene blue from aqueous solution by pummelo peel pretreated with sodium hydroxide Jounal of health science, 55(4) 619-624 [32] Lê Thúy Vân (2019) – “Nghiên cứu vật liệu hấp phụ xử lý môi trường từ vỏ bưởi” Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu TS Tống Thị Minh Thu BÁO CÁO ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG Trang 90