application of biochar as water filtration substrate for aquaculture

2.1 Nguyên liệu sản xuất-Nguyên liệu sản xuất than sinh học hiện nay rất đa dạng ,các loại vật chất hữu cơ sống hoặc đã từng sống đóng vai trò là nguồn tái tạo đa năng cho các ứng dụng v

CT

Application of biochar as water

filtration substrate for

aquaculture

Student name:Nguyen Minh TrungNguyen Minh TriNhan Nhat PhuongInstructor: Assoc.Prof Dang Huynh Giao

Tổng quan về than sinh học

CT

Click here to add textClick here to add text

How biochar look like

Biochar is a carbon-rich material produced through a process called pyrolysis During pyrolysis, biomass (such as plant matter or animal waste) is heated in an environment with limited or zero oxygen

Biochar is a carbon-rich material produced through a process called pyrolysis During pyrolysis, biomass (such as plant matter or animal waste) is heated in an environment with limited or zero oxygen

1.2 Properties of biochar:

-The first stage (from ambient temperature to 200 °C) is attributed to evaporation of moisture and light volatiles The moisture

hydroperoxide, –COOH and –CO groups (Cárdenas-Aguiar et al. 2017)

-The second stage (from 200 to 500 °C) was a devolatilized and decomposed of hemicelluloses and cellulose at a fast rate (Ding et al. 2014)

-The last stage (above 500 °C) is degradation of lignin and other organic matter with stronger chemical bonds (Cárdenas-Aguiar et

1.4 Physical properties:

1.4.1:Specific surface area:

-It has been found that increasing pyrolysis temperature causes changes in biochar surface area and porosity This is most likely due to the decomposition of organic matter and the formation of micropores Moreover, the destruction of aliphatic alkyls and ester groups as well as the exposure of the aromatic lignin core under higher pyrolysis temperatures may result in increased surface area have shown that at lower temperatures (less than 500 °C)

1.4.3:Cation Exchange Capacity (CEC):

-The heating to temperatures of 350–650 °C breaks and rearranges the chemical bonds in the biomass, forming new functional groups Figures 1 and 2 shows example structures on the outer surface of the graphene sheets

CT

1.4.4:Some more of chemical properties of Biochar

-Volatile matter:-Carbon content and ash content:-Feedstock matters:

Agriculture: Industry:

Nutrient RetentionWater RetentionSoil Health

Beyond agriculture Animal Feeding Fertilizer Component:

1.3.Application of biochar in agriculture and industry

Some applications of biochar in our life

1.4 Difference between Biochar and Activated charcoal.

Properties Activated charcoal.Biochar

adsorbing and removing contaminants from gases or liquids

-Biochar is primarily used for soil conditioning and agricultural purposes.

-Medicinal Uses-Air and Water Purification

-Soil Improvement-Carbon Sequestration-Animal Health

-Construction Materials Production- Charcoal can be produced via both old Charcoal can be produced via both old

and modern pyrolysis methods.Charcoal can be produced via both old -The temperature for charcoal production is typically around 750°F (400°C).

-Modern pyrolysis methods produce biochar at temperatures between 840°F and 1200°F

Chapter 2: Methods of synthesizing

2.1 Nguyên liệu sản xuất

-Nguyên liệu sản xuất than sinh học hiện nay rất đa dạng ,các loại vật chất hữu cơ sống hoặc đã từng sống đóng vai trò là nguồn tái tạo đa năng cho các ứng dụng về môi trường và năng lượng (ví dụ, phát điện, cung cấp nhiệt) và để sản xuất nhiều loại nhiên liệu sinh học, phân hữu cơ, sản phẩm dược phẩm, hóa chất khác và vật liệu sinh học, như than sinh học

2.2 :Sản xuất từ rơm rạ và trấu

-Than sinh học được tạo ra từ quá trình nhiệt phân các vật liệu hữu cơ trong môi trường không có hoặc nghèo oxy để không xảy ra phản ứng cháy.Bao gồm các phương pháp sau:

1 Đốt trấu2 Đốt trấu cải tiến3 Đốt trấu gián tiếp4 Đốt rơm rạ cải tiến5 Đốt rơm rạ trong buồng kín6 Đốt rơm rạ gián tiếp

Bảng kết quả phân tích than sinhhọc

2.3:Sự chuyển đổi nhiệt hóa học

2.3.1Nhiệt phân :-Có hai loại nhiệt phân: nhiệt phân chậm và nhiệt phân nhanh tùy thuộc vào điều kiện nhiệt độ và tốc độ gia nhiệt Nhiệt phân chậm được tiến hành ở nhiệt độ từ 250 đến 600 °C bằng cách sử dụng tốc độ gia nhiệt từ 1–10 °C/phút, nhiệt phân nhanh dựa trên quá trình chuyển đổi nhiệt của sinh khối ở nhiệt độ trên 600 °C, sử dụng tốc độ gia nhiệt cao hơn 50 °C/phút

2.3.2:Cacbon hóa thủy nhiệt :-Là một công nghệ nhiệt hóa học để xử lí sinh khối có hàm lượng cao trong hệ thống nước rén nóng Sản phẩm chính của phương pháp này là hydrochar, một loại biochar được sản xuất theo cách này

2.3.3Phương pháp kích hoạt và biến đổi than sinh học

-Các phương pháp hoạt hóa vật lý và hóa học có thể tăng cường các đặc tính của than sinh học, chẳng hạn như tẩm hoặc thêm chất pha tạp hoặc phụ gia vào cấu trúc cacbon Hoạt hóa vật lý được thực hiện bằng cách xử lý than sinh học với các tác nhân oxy hóa, chủ yếu là hơi nước hoặc carbon dioxide, ở nhiệt độ từ 500 đến 1000 °C

Chapter 3:The applications of Biochar

3.1: Ý nghĩa của việc lọc nước trong nuôi trồng thuỷ sản:

-Lọc nước đóng vai trò cùng quan trọng và thiết yếu trong quá trình nuôi trồng thuỷ sản

3.2Phương pháp làm giá thể từ than sinh học3.2.1:Là môi trường hỗ trợ trong quá trình tiêu hóa kỵ khí -Tiêu hóa kỵ khí là một trong những công nghệ xử lý đầy hứa hẹn nhất được coi là một quy trình thân thiện với môi trường để quản lý chất thải vì khả năng kết hợp giữa phục hồi sinh học và thu hồi năng lượng

3.2.2:Làm vật liệu hỗ trợ lọc-Than sinh học có thể được sử dụng trong nhiều thiết kế xử lý nước khác nhau Ví dụ, nó có thể được kết hợp trong một lớp/cột than sinh học vào bộ lọc cát chậm hoặc hệ thống lọc cát sinh học để xử lý nước thải Việc sử dụng hệ thống lọc than sinh học đã nhận được sự chú ý lớn hơn vì tiềm năng loại bỏ các hạt vật chất, kim loại nặng và giảm tải mầm bệnh

3.3:Nước thải trong nuôi trồng thuỷ sản

-Hiện nay,có thể thấy hầu hết ở các hồ chăn nuôi thuỷ sản đều sẽ thải ra lượng nước thải từ các thức ăn cho thuỷ sản,chất thải từ quá trình rắn và chất thải hoà tan

-Hàm lượng Nitơ,photpho trong nước nuôi trồng một số loại thuỷ sản

3.4Các chất độc ảnh hưởng đến nước nuôi trồng thuỷ sản:

3.4.1:Nitơ-Theo tìm hiểu lượng nitơ trong nước nuôi trồng thuỷ sản sẽ bao gồm amoniac, nitrit và nitrat, thường dưới 2 mg/L vì các nguyên tố nitơ liên tục được thực vật thủy sinh và vi sinh vật hấp thụ

3.4.3:Thuốc kháng sinh:

-Thuốc kháng sinh đang dùng trong sử dụng trong nuôi trồng thuỷ sản một cách phổ biến.Nhưng kiến thức về thuốc kháng sinh vẫn chưa được nhiều người hiểu rõ và sử dụng đúng liều lượng

3.5:ẢNh hưởng của than sinh học lên quá trình lọc nước

3.5.1: Loại bỏ nitơ- Quá trình nitrat hóa vi khuẩn thông thường tiếp theo là quá trình khử nitrat, chuyển đổi N cuối cùng thành N2 hoặc N2O, được coi là cơ chế chủ đạo) Hiệu quả loại bỏ N không đạt yêu cầu trong các hệ thống chứa sỏi hoặc cát thông thường vẫn là một thách thức lớn, một phần là do khả năng hấp thụ N và cung cấp vi mô có thể sống được cho các vi sinh vật khử nitrat của sỏi/cát thấp

3.5.2: Loại bỏ kim loại

3.5.2.1:Loại bỏ Crom(IV)

-Theo tìm hiểu,họ dùng vỏ tôm đem nhiệt phân ở 800 °C để tạo thành than sinh học từ tính

Than sinh học sau đó được kết hợp với hydrogel oxit graphene pha tạp N để tạo thành chất hấp thụ sinh học ở giá trị pH=1.

(NGO3DH-MSSB).Cơ chế dùng ở

3.5.3:Loại bỏ Pd(II) và Cd(II)

-Người ta đã dùng chất thải từ các vỏ hàu đem đi nhiệt phân ở 300,600,900 độ C và tạo ra hợp chất than giàu canxi(OSB).Sau đó dùng chất này như một chất hấp phụ ở nhiều nhiệt độ khác nhau để loại bỏ kim loại lọc nước

3.5.2.3:Loại bỏ Nito và Photpho

- Bề mặt than sinh học thường mang điện tích âm, có thể tạo điều kiện cho sự hấp phụ các cation mang điện tích dương nhưng ngăn cản sự hấp phụ các anion như NO3- và PO43- vốn có nhiều trong nước thải nông nghiệp và là chất ô nhiễm loại bỏ ưu tiên để chống phú dưỡng

-Do vậy người ta đã bổ sung thêm Fe vào và tạo ra than sinh học tẩm Fe(Fe-B) như một chất hấp phụ để loại bỏ P và N khỏi nước

31CTU Cộng đồng – Toàn diện – Ưu việtĐẠI HỌC CẦN THƠwww.ctu.edu.vn 31

CÁM ƠN

Thank you