Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật môi trường: Nghiên cứu ứng dụng trấu và bùn nhôm để sản xuất vật liệu hỗn hợp để thu hồi amoni và phốt phát từ nước thải

18 [XҩWӣႏGRVӵKLӋQGLӋQFӫDFiFQKyPFKӭFD[LW&өWKӇWKDQVLQKKӑFFyQJXӗQJӕFӣQKLӋWÿӝQKLӋWSKkQWKҩSFyQKLӅXQKyPD[LWWtFKÿLӋQkPYjFKRWKҩ\KLӋXTXҧWӕWKѫQÿӕLYӟLORҥLEӓDPRQLVRYӟLQKLӋWÿӝQKLӋWSKkQFDR[42].ӃWTXҧWѭ

&Ð1*75Î1+ĈѬӦ&+2¬17+¬1+7Ҥ, 75ѬӠ1*ĈҤ,+Ӑ&%È&+.+2$± Ĉ+4*± HCM

33KҧQELӋQ3*676/r+RjQJ1JKLrP 43KҧQELӋQ767UҫQ7Kӏ7ѭӡQJ9kQ 5Ӫ\9LrQ76ĈjR0LQK7UXQJ

;iFQKұQFӫD&KӫWӏFK+ӝLÿӗQJÿiQKJLi/9Yj7UѭӣQJ.KRDTXҧQOêFKX\rQ

QJjQKVDXNKLOXұQYăQÿmÿѭӧFVӱDFKӳDQӃXFy 

&+Ӫ7ӎ&++Ӝ,ĈӖ1* 75ѬӢ1*.+2$

0Ð,75ѬӠ1* 7¬,1*8<Ç1

0mVӕ: 8520320

I 7Ç1Ĉӄ7¬,

1JKLrQFӭXӭQJGөQJWUҩXYjEQQK{PÿӇVҧQ[XҩWYұWOLӋXKӛQKӧSÿӇWKXKӗLDPRQLYjSKӕWSKiWWURQJQѭӟFWKҧL

II 1+,ӊ09Ө9¬1Ӝ,'81*

1JKLrQFӭXNKҧQăQJ[ӱOê1+4+ và PO43- EҵQJYұWOLӋXÿѭӧFFKӃWҥRWӯWKDQVLQKKӑFYӓWUҩXNӃWKӧSYӟLEQWKҧLWӯQKjPi\[ӱOêQѭӟFFҩSJӗPQKӳQJQӝL dung chính sau:

x 1ӝLGXQJ.KҧRViWQKӳQJÿLӅXNLӋQÿӇELӃQWtQKWKDQVLQKKӑFYӓWUҩXYjEQWKҧLKjPOѭӧQJPXӕLWҭPQKLӋWÿӝQXQJWUҩXWKӡLJLDQQXQJWUҩXD[LWKRҥWKyDEQWӍOӋSKӕLWUӝQWKDQVLQKKӑFYjEQ 

x 1ӝLGXQJ.KҧRViWQKӳQJWK{QJVӕ YұQKjQKҧQKKѭӣQJÿӃQKLӋXTXҧKҩSSKөFӫDYұWOLӋXWKӡLJLDQWLӃS[~FQӗQJÿӝ1+4+ và PO43- ÿҫXYjRNKӕLOѭӧQJYұWOLӋXÿLӇPÿҷQJÿLӋQFӫDYұWOLӋXP{KuQK)UHXQGOLFK/DQJPXLUP{KuQKÿӝQJKӑFKҩSSKө 

x 1ӝLGXQJ3KkQWtFKYұWOLӋX;5'SEM-EDX-Mapping, BET, FT-IR)

75ѬӢ1*.+2$

0Ð,75ѬӠ1* 7¬,1*8<Ç1

+ӑWrQYjFKӳNê

i

/Ӡ,&Ҧ0Ѫ1

7URQJTXiWUuQKKӑFWұSQJKLrQFӭXYjKRjQWKLӋQOXұQYăQW{LÿmQKұQÿѭӧFUҩWQKLӅXVӵJL~SÿӥÿӝQJYLrQFӫDFiF7Kҫ\&{JLiRYjEҥQEqÿӗQJQJKLӋSFQJYӟLJLDÿuQKWҥRÿLӅXNLӋQWӕWQKҩWJL~SW{LFyWKӇKRjQWKjQKOXұQYăQ

7{LEj\WӓOzQJELӃWѫQVkXVҳFWӟLFiF7Kҫ\&{JLiRSKzQJ6DXÿҥLKӑFWUѭӡQJĈҥLKӑF%iFK.KRD7KjQKSKӕ+ӗ&Kt0LQKYjÿһFELӋWOjFiF7Kҫ\&{JLiR Khoa Môi WUѭӡQJYj7jLQJX\rQ WUӵFWLӃSJLҧQJGҥ\FiFFKX\rQÿӅFXQJFҩSPӝWOѭӧQJOӟQNLӃQWKӭFKӳXtFKÿӇW{LFyWKӇOjPFѫVӣFKRQKӳQJQJKLrQFӭXFӫDPuQK

ĈһFELӋWW{LWKӵFVӵELӃWѫQVkXVҳFÿӃQ76 1JX\ӉQ7Kӏ7Kӫ\QJѭӡLÿmUҩWWkPKX\ӃWYjWUӵFWLӃSKѭӟQJGүQWұQWuQKFKӍEҧRJL~S ÿӥW{LWLӃQKjQKFiF KRҥWÿӝQJQJKLrQFӭXNKRDKӑF ÿӇW{LFyWKӇKRjQWKjQKOXұQYăQ7KҥFVƭ%rQFҥQKÿy[LQchân WKjQKFҧPѫQÿӃQ7UXQJWkP&{QJQJKӋ9LӋWĈӭF± 7UѭӡQJĈ+&{QJQJKLӋS7KӵFSKҭP 73+ӗ&Kt0LQK ÿmWҥRÿLӅXNLӋQWӕWQKҩWFKRW{LWKӵFKLӋQFiFWKtQJKLӋPWURQJQJKLrQFӭXFӫDPuQKWURQJÿѫQYӏFӫD7UѭӡQJ

7URQJEjLOXұQYăQQj\FKҳFKҷQNK{QJWKӇWUiQKNKӓLQKӳQJKҥQFKӃYjWKLӃXVyW7{LPRQJPXӕQVӁQKұQÿѭӧFQKLӅXÿyQJJySTXêEiXÿӃQWӯFiF7Kҫ\&{EҥQÿӑFÿӇÿӅWjLÿѭӧFKRjQWKLӋQKѫQQӳDYjFyêQJKƭDWKLӃWWKӵFiSGөQJWURQJWKӵFWLӉQFXӝFVӕQJ

&KkQWKjQKFҧPѫQ

73+ӗ&Kt0LQKWKiQJQăP

7iFJLҧ

1JX\ӉQ7Kӏ9kQ$QK

ii

7Ï07Ҳ7/8Ұ19Ă1

0ӝWSKѭѫQJSKiSWәQJKӧSPӟLÿmÿѭӧFSKiWWULӇQÿӇ FKӃ WҥRUDYұWOLӋXWәKӧS 80% WKDQVLQKKӑFYjEQ (80T/20B) JӗPWKDQVLQKKӑFFyQJXӗQJӕFWӯYӓWUҩXELӃQWtQKYӟLGXQJGӏFKMgCl2 4QXQJӣႏYjEQWKҧLWӯQKjPi\[ӱOêQѭӟFFҩSÿѭӧFQXQJӣႏKRҥWKyDYӟLD[LWVXOIXULF&iFWtQKFKҩWYұWOêYjKyDKӑFFӫDYұWOLӋXWәQJKӧSÿѭӧFQJKLrQFӭXPӝWFiFKFyKӋWKӕQJEҵQJFiFSKѭѫQJSKiSKLӋQÿҥLQKѭQKLӉX[ҥWLD;;5' KXǤQKTXDQJWLD;;5) NtQKKLӇQYLÿLӋQWӱTXpW6(0 SKәWiQVҳFQăQJOѭӧQJ('; SKkQWtFKFҩXWU~F[ӕS%(7 YjTXDQJSKәKӗQJQJRҥLELӇXÿӗ)RXULHU(FT-IR) .ӃWTXҧWKtQJKLӋPFKRWKҩ\WKӡLJLDQKҩSSKөÿҥWFkQEҵQJFӫDYұWOLӋX7%Oj8 JLӡÿӕLYӟLÿӗQJWKӡLDPRQLYjSKӕWSKiW'XQJOѭӧQJKҩSSKөWӕLÿDFӫDYұWOLӋX 80T/20B WtQKWKHRP{KuQKÿҷQJQKLӋW/DQJPXLUOҫQOѭӧWOj,53 mgNH4+/g và 63,78 mgPO4 /g, KLӋXVXҩW[ӱOêDPRQLYjSKӕWSKiWWUrQ90% %rQFҥQKÿyQӗQJÿӝDPRQLYjSKӕWSKiWEDQÿҫXWӍOӋWKXұQYӟLGXQJOѭӧQJKҩSSKөFӫDYұWOLӋX7%.ӃWTXҧSKkQWtFK%(7FNJQJFKRWKҩ\FҩXWU~FYұWOLӋXWKDQVLQKKӑFNӃWKӧSEQFyGLӋQWtFKEӅPһWULrQJNKiWLӅPQăQJ là 142 m2/g 7yPOҥLYұWOLӋXWKDQVLQKKӑFNӃWKӧSEQQѭӟFFҩSFyNKҧQăQJKҩSSKөDPRQLYjSKӕWSKiWWURQJQѭӟFJLҧWKҧLYjQѭӟFWKҧLUҩWWӕWFyQKLӅXWLӅPQăQJWURQJӭQJGөQJ[ӱOê{QKLӉPP{LWUѭӡQJ

iii

ABSTRACT

A new synthesis method has been developed to produce 80T/20B composite material consisting of biochar derived from rice husk modified with 4% MgCl2 solution, KHDWHGDWႏDQGDOXPVOXGJH LVKHDWHGDWႏDFWLYDWHGZLWKVXOIXULFDFLG7KHphysical and chemical properties of composites are systematically studied by surface analyses such as X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), porous structure analysis (BET) and Fourier transformation infrared spectroscopy (FT-IR) The results show that the equilibrium adsorption time of 80T/20B material is 8 hours for both ammonium and phosphate The maximum adsorption capacity of 80T/20B material calculated according to the Langmuir isotherms model were 185,53 mgNH4+/g and 63,78 mgPO43-/g, respectively, removal efficiency over 90% Besides, the initial ammonium and phosphate concentrations are proportional to the adsorption capacity of the material 80T/20B BET analysis also shows that biochar material combined with sludge has a potential specific surface area of 142 m2/g In summary, biochar material combined with alum sludge has the ability to adsorb ammonium and phosphates in wastewater very well, with a lot of potential in the application of treating environmental pollution

iv

/Ӡ,&$0Ĉ2$1

7{L[LQFDPÿRDQÿk\OjF{QJWUuQKQJKLrQFӭXFӫDW{L1KӳQJNӃWTXҧVӕOLӋXFӫDOXұQYăQQj\FKѭDÿѭӧFGQJFKREҩWFӭOXұQYăQFQJFҩSQjRNKiF7{LKRjQWRjQFKӏXWUiFKQKLӋPWUѭӟF1KjWUѭӡQJYӅVӵFDPÿRDQQj\

73+ӗ&Kt0LQKWKiQJQăP

7iFJLҧOXұQYăQ

1JX\ӉQ7Kӏ9kQ$QK

v

0Ө&/Ө&

LӠI CҦ0Ѫ1 - i

TÓM TҲT LUҰ19Ă1 - ii

ABSTRACT - iii

LӠ,&$0Ĉ2$1 - iv

MӨC LӨC - v

DANH MӨC BҦNG - viii

DANH MӨC HÌNH - ix

DANH MӨC TӮ VIӂT TҲT - xi

&+ѬѪ1*0Ӣ ĈҪU - 1

1.1 Ĉһt vҩQÿӅ - 1

1.2 Mөc tiêu nghiên cӭu - 3

1.3 Nӝi dung nghiên cӭu - 3

1.4 ĈӕLWѭӧng và phҥm vi nghiên cӭu - 4

1.5 éQJKƭDNKRDKӑFYjêQJKƭDWKӵc tiӉn cӫDÿӅ tài - 4

1.6 Tính mӟi cӫDÿӅ tài - 5

&+ѬѪ1*TӘNG QUAN - 6

1ѭӟc thҧi sinh hoҥt - 6

2.1.1 Thành phҫn và tác hҥLÿӕi vӟLP{LWUѭӡng - 6

1LWѫYjSKӕWSKRWURQJQѭӟc thҧi sinh hoҥt - 8

&iFSKѭѫQJSKiS[ӱ OêQLWѫYjSKӕWSKRWURQJQѭӟc thҧi sinh hoҥt - 9

2.2 Than sinh hӑc - 14

2.2.1 Giӟi thiӋu vӅ than sinh hӑc - 14

2.2.2 Than sinh hӑFÿyQJYDLWUzQKѭPӝt chҩt hҩp phө QLWѫYjSKӕt pho - 15

2.2.3 Nhӳng yӃu tӕ ҧQKKѭӣQJÿӃn quá trình hҩp phө cӫa than sinh hӑc - 16

2.3 Bùn thҧi - 23

vi

2.4 Tình hình nghiên cӭu trong và ngoài Qѭӟc - 25

&+ѬѪ1*3+ѬѪ1*3+È31*+,Ç1&ӬU - 26

6ѫÿӗ nghiên cӭu - 26

3.2 Vұt liӋu nghiên cӭu - 27

1ѭӟc giҧ thҧi nhiӉm amoni và phӕt phát - 27

3.2.2 Các hóa chҩt, thiӃt bӏ, dөng cө sӱ dөng trong phân tích - 27

3.2.3 Mô hình thí nghiӋm - 29

3KѭѫQJSKiSQJKLrQFӭu - 29

3.3.1 Thu thұp sinh khӕi và bùn thҧi - 29

3KXѫQJSKiSFKӃ tҥo vұt liӋu hҩp phө - 29

3.3.3 Khҧo sát khҧ QăQJKҩp phө cӫa vұt liӋXWKDQEQÿӕi vӟi amoni và phӕt phát thông qua các yӃu tӕ ҧQKKѭӣng - 33

3KѭѫQJSKiSSKkQWtFKYjWtQKWRiQ - 35

;iFÿӏQKFiFÿһFWUѭQJFӫa vұt liӋu - 37

3KѭѫQJSKiS[ӱ lý sӕ liӋu - 38

&+ѬѪ1*.ӂT QUҦ VÀ THҦO LUҰN - 39

4.1 Các khҧo sát tӕLѭXTX\WUuQKELӃn tính vұt liӋu than sinh hӑc trҩu và bùn - 39

ĈiQKJLiҧQKKѭӣng cӫDKjPOѭӧng MgCl2 ÿӃn khҧ QăQJORҥi bӓ amoni và phӕt phát cӫa vұt liӋu than sinh hӑc vӓ trҩu - 39

ĈiQKJLiҧQKKѭӣng cӫa nhiӋWÿӝ nung trҩXÿӃn hiӋu quҧ loҥi bӓ amoni và phӕt phát - 40

ĈiQKJLiҧQKKѭӣng cӫa thӡi gian nung sinh khӕLÿӃn hiӋu quҧ xӱ lý amoni và phӕt phát - 41

ĈiQKJLiNKҧ QăQJKRҥt hóa bùn cӫa các loҥi axit - 42

4.2 Khҧ QăQJKҩp phө ion amoni và phӕt phát cӫa vұt liӋu than kӃt hӧp bùn - 43

4.2.1 Khҧo sát tӍ lӋ trӝn than/bùn khҧ thi nhҩt - 43

4.2.2 ҦQKKѭӣng cӫa thӡLJLDQÿӃn hiӋu quҧ hҩp phө amoni và phӕt phát - 44

vii

4.2.3 ҦQKKѭӣng cӫa nӗQJÿӝ amoni, phӕWSKiWÿҫXYjRÿӃn hiӋu quҧ hҩp phө cӫa vұt

liӋu - 45

4.2.4 ҦQKKѭӣng cӫa khӕLOѭӧng vұt liӋXÿӃn hiӋu quҧ loҥi bӓ amoni và phӕt phát 47 4.2.5 Nghiên cӭXÿҷng nhiӋt hҩp phө ion amoni, phӕt phát cӫa vұt liӋu than kӃt hӧp bùn - 49

Ĉӝng hӑc hҩp phө amoni, phӕt phát cӫa vұt liӋu - 51

4.3 Phân tích cҩu trúc vұt liӋu - 53

4.3.1 Phân tích nhiӉu xҥ tia X ± XRD - 53

4.3.2 Phân tích SEM-EDX-Mapping - 56

4.3.3 Phân tích phә hӗng ngoҥi FT-IR - 61

4.3.4 Phân tích bӅ mһt riêng cӫa vұt liӋu - BET - 62

;iFÿӏQKÿLӇPÿҷQJÿLӋn pHpzc cӫa vұt liӋu hҩp phө - 65

4.4 Ӭng dөng vұt liӋu 80T/20%ÿӇ xӱ OêQѭӟc thҧi thӵc tӃ - 65

&+ѬѪ1*.ӂT LUҰN VÀ KIӂN NGHӎ - 68

5.1 KӃt luұn - 68

5.2 KiӃn nghӏ - 68

PHӨ LӨC - 74

LÝ LӎCH TRÍCH NGANG - 84

viii

'$1+0Ө&%Ҧ1*

Bҧng 2.1 NӗQJÿӝ các chҩt ô nhiӉPWURQJQѭӟc thҧi sinh hoҥWFKѭDÿѭӧc xӱ lý [16] 7

Bҧng 2.2 Mӝt sӕ nghiên cӭu sӱ dөQJELRFKDUÿӇ loҥi bӓ 1Y{FѫWURQJQѭӟc - 21

Bҧng 2.3 Mӝt sӕ nghiên cӭu sӱ dөQJELRFKDUÿӇ loҥi bӓ 3Y{FѫWURQJQѭӟc - 22

Bҧng 2.4 Nhӳng thành phҫn hóa hӑc trong bùn nhôm [54] - 24

Bҧng 3.1 Bӕ trí thí nghiӋm khҧRViWKjPOѭӧng MgCl2 - 30

Bҧng 3.2 Bӕ trí thí nghiӋm khҧo sát nhiӋWÿӝ nung - 31

Bҧng 3.3 Bӕ trí thí nghiӋm khҧo sát thӡi gian nung - 32

Bҧng 3.4 Bӕ trí thí nghiӋm khҧo sát các axit - 32

Bҧng 3.5 Bӕ trí thí nghiӋm tӍ lӋ than bùn - 33

Bҧng 3.6 Bӕ trí thí nghiӋm thӡi gian tiӃp xúc - 33

Bҧng 3.7 Bӕ trí thí nghiӋm khӕLOѭӧng vұt liӋu - 34

Bҧng 3.8 Bӕ trí thí nghiӋm nӗQJÿӝ EDQÿҫu - 34

Bҧng 4.1 Thông sӕ hҩp phө ÿҷng nhiӋt ion amoni, phӕt phát theo mô hình Langmuir và Freundlich - 50

Bҧng 4.2 So sánh Qmax cӫa amoni và phӕt phát vӟi các nghiên cӭXWUѭӟc - 51

Bҧng 4.3 Dҥng tuyӃn tính và giá trӏ R2 cӫa các mô hình biӇu kiӃn cӫa quá trình hҩp phө amoni, phӕt phát - 52

Bҧng 4.4 Thành phҫQYjKjPOѭӧng các nguyên tӕ trong bùn thô và bùn biӃn tính 57

Bҧng 4.5 Thành phҫn và KjPOѭӧng các nguyên tӕ trong trҩu thô và trҩXÿmELӃn tính - 58

Bҧng 4.6 Thành phҫQYjKjPOѭӧng các nguyên tӕ trong vұt liӋu 7%WUѭӟc và sau hҩp phө - 59

Bҧng 4.7 HiӋu suҩt xӱ lý amoni và phӕWSKiWWURQJQѭӟc thҧi thӵc tӃ - 67

ix

'$1+0Ө&+Î1+

Hình 2.1 HiӋn trҥng xҧ thҧLQѭӟc thҧi sinh hoҥt tҥi TPHCM - 6

Hình 2.2 Hình dҥng sau khi nhiӋt phân các sinh khӕi tҥo thành than sinh hӑc - 15

+uQK6ѫÿӗ nӝi dung nghiên cӭu - 26

Hình 3.2 Mô hình thӵc hiӋn thí nghiӋm - 29

Hình 4.1 ҦQKKѭӣng cӫDKjPOѭӧng MgCl2 ÿӃn hiӋu quҧ hҩp phө - 39

Hình 4.2 ҦQKKѭӣng cӫa nhiӋWÿӝ QXQJÿӃn hiӋu quҧ hҩp phө - 41

Hình 4.3 ҦQKKѭӣng cӫa thӡi gian nung sinh khӕLÿӃn hiӋu quҧ hҩp phө - 42

Hình 4.4 Mӝt sӕ axit hoҥt hóa bùn - 43

Hình 4.5 Khҧo sát tӍ lӋ trӝn giӳa than và bùn - 44

Hình 4.6 ҦQKKѭӣng cӫa thӡi gian tiӃS[~FÿӃn hiӋu quҧ hҩp phө - 45

Hình 4.7 ҦQKKѭӣng cӫa nӗQJÿӝ amoni và phӕWSKiWÿҫXYjRÿӃn hiӋu quҧ hҩp phө 46 +uQK'XQJOѭӧng hҩp phө amoni, phӕt phát cӫa vұt liӋu than/bùn ӣ các khӕLOѭӧng vұt liӋu khác nhau - 47

Hình 4.9 NӗQJÿӝ PO43²P (a) , NH4+-N (b) sau hҩp phө và hiӋu quҧ xӱ lý ӣ các khӕi Oѭӧng vұt liӋu khác nhau - 48

+uQKĈѭӡQJÿҷng nhiӋt Langmuir (a) và Freundlich (b) cӫa Amoni - 49

+uQKĈѭӡQJÿҷng nhiӋt Langmuir (a) và Freundlich (b) cӫa Phӕt phát - 49

+uQKĈӝng hӑc hҩp phө amoni, phӕt phát cӫa vұt liӋu 80T/20B theo dҥng tuyӃn tính cӫDSKѭѫQJWUuQKÿӝng hӑc biӇu kiӃn bұc 2 - 52

Hình 4.13 Phә XRD cӫa vұt liӋXEQWUѭӟc, sau khi nung và sau khi hoҥt hóa vӟi H2SO4 - 53

Hình 4.14 Phә XRD cӫa vұt liӋu trҩXWUѭӟc, sau khi nung và tҭm vӟi MgCl2 - 54

Hình 4.15 Phә XRD cӫa vұt liӋu trҩu tҭm MgCl2 biӃn tính ӣ các nhiӋWÿӝ khác nhau 55 - 56

Hình 4.16 Phә XRD cӫa vұt liӋu 87%WUѭӟc, sau hҩp phө amoni và phӕt phát 56

Hình 4.17 Ҧnh SEM cӫa vұt liӋu bùn thô (a) và bùn nung hoҥt hóa vӟi axit (b) - 57

x

Hình 4.18 Ҧnh SEM cӫa vұt liӋu trҩu thô (a) và trҩu tҭm MgCl2 ႏE