Nghiên cứu tái chế tro trấu và ứng dụng

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu tôi, số liệu luận văn trung thực, tác giả cho phép sử dụng không chép tài liệu khoa học Học viên Cao Thị Bình LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thực trường Cao đẳng Nghề Công nghệ Giấy Cơ Điện, luận văn hoàn thành Để có thành công này, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc thầy giáo, PGS.TS Lê Xuân Thành, người hướng dẫn khoa học Thầy giúp đỡ tận tình suốt trình nghiên cứu hoàn thiện luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô anh chị phòng thí nghiệm môn công nghệ chất vô cơ, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ hoàn thành công trình Cũng này, xin chân thành cảm ơn Viện sau Đại học - Đại học Bách Khoa Hà Nội, quan tâm tạo điều kiện cho thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày 12 tháng 11 năm 2014 Học viên Cao Thị Bình MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU Chƣơng 1: TỔNG QUAN……………………………………………… 11 1.1 Vấn đề ô nhiễm nƣớc Việt Nam……………………………… 11 1.1.1 Vấn đề ô nhiễm nƣớc Việt Nam………………………… 11 1.1.2 Các tác nhân gây ô nhiễm nguồn nƣớc…………………… 12 1.2 Vật liệu hấp phụ……………………………………………… 16 1.2.1 Than hoạt tính……………………………………………… 16 1.2.2 Silica gel………………… 23 1.3 Giới thiệu vỏ trấu tro trấu………………………………… 24 1.3.1 Vỏ trấu……………………………………………………… 24 1.3.2 Tro trấu ứng dụng………………………………………… 25 1.4 Quá trình hấp phụ xử lý nƣớc thải……………………………… 27 1.4.1 Quá trình hấp phụ…………………………………………… 27 1.4.2 Cân hấp phụ…………………………………………… 28 1.4.3 Phƣơng pháp hấp phụ môi trƣờng nƣớc…………… 31 Chƣơng 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU………………………… 33 2.1 Nguyên liệu, hoá chất sử dụng nghiên cứu…………………… 33 2.2 Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM)………………… 33 2.3 Phƣơng pháp phổ tán xạ lƣợng (EDS)…………………… 34 2.4 Phƣơng pháp xác định bề mặt riêng kích thƣớc lỗ theo phƣơng pháp BET……………………………………………………… 34 2.5 Phƣơng pháp đo số Iốt……………………………………… 34 2.6 Phƣơng pháp hấp thụ nguyên tử (AAS)……………………… 35 2.7 Phƣơng pháp xác định đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ sắt (III)……………………………………………………………………… 36 Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM…………………………………… 37 3.1 Xác định đặc tính tro trấu 37 3.1.1 Dạng hình học cỡ hạt mẫu tro trấu………………… 37 3.1.2 Thành phần hóa học mẫu nguyên liệu tro trấu ban đầu…………………………………………………………… 3.2 Chế tạo vật liệu hấp phụ từ tro trấu 37 38 3.2.1 Hoạt hóa dung dịch H 3PO4…………………………… 39 3.2.2 Hoạt hóa dung dịch HCl……………………………… 42 3.2.3 Hoạt hóa dung dịch ZnCl 2…………………………… 44 3.3 Đặc tính vật liệu hấp phụ thu đƣợc………………… 47 3.3.1 Hình thái cỡ hạt thành phần …………………………… 47 3.3.2 Diện tích bề mặt theo BET…………………………… 49 3.4 Nghiên cứu khả hấp phụ sắt (III) vật liệu hấp phụ chế tạo đƣợc…………………………………………………………… 53 3.5 Bƣớc đầu khảo sát khả hấp phụ vật liệu hấp phụ việc xử lý sắt asen khỏi nƣớc ngầm………………………… 55 Chƣơng 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN…………………………… 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………… 57 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT AAS: Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử SEM: Phương pháp kính hiển vi điện tử quét EDS: Phương pháp phổ tán xạ lượng VLHP: Vật liệu hấp phụ DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Ảnh hưởng hàm lượng nước (5g tro trấu + 10ml axit H 3PO4 1:1)……………………………………………………………… 40 Bảng 3.2 Ảnh hưởng hàm lượng axit (5g tro trấu + 20ml nước)…………………………………………………………… 40 Bảng 3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ khuấy (5g tro trấu + 20ml nước + 5ml H3PO4 1:1)……………………………………………………… Bảng 3.4 Ảnh hưởng thời gian khuấy (5g tro trấu + 20ml nước + 5ml H3PO4 1:1)……………………………………………………… Bảng 3.5 41 41 Ảnh hưởng hàm lượng nước (5gam tro trấu + 10ml HCl 1:1)……………………………………………………………… 42 Bảng 3.6 Ảnh hưởng hàm lượng axit HCl (5g tro trấu + 20ml nước)…………………………………………………………… 43 Bảng 3.7 Ảnh hưởng nhiệt độ khuấy (5g tro trấu + 20ml nước + 20ml HCl 1:1)………………………………………………………… Bảng 3.8 Ảnh hưởng thời gian khuấy (5g tro trấu + 20ml nước + 20ml HCl 1:1)………………………………………………………… Bảng 3.9 46 Ảnh hưởng nhiệt độ nung (5g tro trấu + 1ml nước + 4ml ZnCl2 3M nung 30 phút)………………………………… Bảng 3.12 45 Ảnh hưởng lượng kẽm clorua (5g tro trấu + 1ml H 2O, nung 500oC 30 phút)………………………………………… Bảng 3.11 44 Ảnh hưởng hàm lượng nước (5g tro trấu + 3ml ZnCl 2, nung 500oC 30 phút)………………………………………… Bảng 3.10 43 46 Ảnh hưởng thời gian nung (5g tro trấu + 1ml nước + 4ml ZnCl2 3M nung 550oC)………………………………………… 47 Bảng 3.13 Diện tích bề mặt mẫu vật liệu hấp phụ thu – mẫu 3.17…… Bảng 3.14 Kết khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ Fe 3+ vật Bảng 3.15 52 liệu hấp phụ……………………………………………………… 53 Kết hấp phụ Fe3+ vật liệu hấp phụ……………………… 54 Bảng 3.16 Kết tách sắt asen khỏi nước ngầm……………………… 55 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Một số hình ảnh ô nhiễm nước sinh hoạt……………………… 12 Hình 1.2 Một số biểu nhiễm độc asen người………………… 14 Hình 3.1 Ảnh SEM mẫu tro trấu ban đầu…………………………… 37 Hình 3.2 Giản đồ tán xạ lượng EDS mẫu nguyên liệu ban đầu… 38 Hình 3.3 Sơ đồ chế tạo vật liệu hấp phụ hoạt hóa dung dịch H3PO4/HCl………………………………………………………… 39 Hình 3.4 Sơ đồ chế tạo vật liệu hấp phụ hoạt hóa dung dịch ZnCl2……………………………………………………………… 45 Hình 3.5 Hình thái cỡ hạt theo SEM mẫu vật liệu hấp phụ chế tạo 48 Hình 3.6 Phổ EDS mẫu 3.17……………………………………………… 49 Hình 3.7 Đường đẳng nhiệt hấp phụ hệ nitơ – mẫu 3.17 77,6K………… 50 Hình 3.8 Đường đẳng nhiệt hấp phụ BET hệ nitơ – mẫu 3.17 77,6K…… 51 Hình 3.9 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir hệ nitơ – mẫu 3.17 77,6K 52 Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn mối liên hệ C C/Cs…………………… 54 MỞ ĐẦU Các vật liệu hấp phụ sở silic dioxit than hoạt tính có ứng dụng rộng rãi ngành công nghiệp: hóa chất, dầu mỏ, công nghiệp thực phẩm, y dược, làm không khí, thu hồi vàng kim loại quý, xử lý nước, khử màu, loại chất độc hữu ion kim loại nặng, làm chất mang xúc tác Các vật liệu hấp phụ sử dụng vào nhiều khâu sản xuất quan trọng, thiếu nhiều ngành công nghiệp, định đến ổn định chất lượng sản phẩm môi trường sinh thái Trong thời kỳ công nghiệp hoá nay, vấn đề xử lý ô nhiễm môi trường vấn đề cần trọng, mang tính thời toàn cầu Trong xử lý hiệu nước sinh hoạt chứa màu ion kim loại nặng vấn đề quan tâm đặc biệt nhiều nước giới, Việt Nam Sử dụng vật liệu hấp phụ để loại bỏ màu ion kim loại nặng nước thải nước sinh hoạt phương pháp thông dụng có hiệu cao thực tiễn Hiện có nhiều phương pháp nguyên liệu để sản xuất vật liệu hấp phụ Xu hướng sử dụng loại phế thải nông nghiệp để sản xuất vật liệu hấp phụ phát triển thời gian gần Nước ta có nông nghiệp phát triển đặc biệt sản xuất lúa gạo Năm 2013 Việt Nam sản xuất 44,05 triệu lúa, xuất khoảng triệu tấn, lại tiêu thụ nước bổ sung dự trữ quốc gia Vỏ trấu chiếm khoảng 20% khối lượng hạt thóc, lượng vỏ trấu có khoảng 8,81 triệu số lớn Do có nhiệt trị cao giá rẻ, vỏ trấu sử dụng rộng rãi làm chất đốt dân dụng công nghiệp Tro trấu thu có thành phần silic dioxit than tái chế làm vật liệu hấp phụ Xuất phát từ nhận định trên, chọn nguyên liệu tro trấu loại chất thải nông nghiệp qua sử dụng để chế tạo sản phẩm vật liệu hấp phụ có tính xử lý số tiêu ô nhiễm môi trường, góp phần vào công bảo vệ môi trường sức khỏe người, luận văn nghiên cứu đề tài: “ Nghiên cứu tái chế tro trấu ứng dụng” Nhiệm vụ luận văn cụ thể sau: - Nghiên cứu tái chế tro trấu thành vật liệu hấp phụ - Xác định đặc tính vật liệu hấp phụ thu - Khảo sát khả sử dụng vật liệu hấp phụ chế tạo việc xử lý sắt asen nước ngầm Với nội dung nghiên cứu trên, hy vọng luận văn góp phần việc xác định điều kiện thích hợp việc chế tạo vật liệu hấp phụ từ tro trấu sử dụng vật liệu hấp phụ chế tạo vào mục đích xử lý nước thải nước ngầm giúp bảo vệ môi trường sức khỏe người 10 Tro trấu Trộn Tẩm ZnCl2 Sấy Nung Sấy Rửa lọc VLHP Hình 3.4: Sơ đồ chế tạo vật liệu hấp phụ hoạt hóa dung dịch ZnCl2 3.2.3.1 Khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng nƣớc Cân 5g mẫu tro trấu chuyển vào cốc, thêm vào cốc 0; 0,5; 1; 1,5 2ml nước bổ sung 3ml dung dịch ZnCl2 3M Trộn mẫu, sấy khô nhiệt độ 80oC đem nung nhiệt độ 500oC 30 phút Sau lọc rửa, sấy khô, cân sản phẩm để đánh giá độ giảm khối lượng đo số iốt Các kết bảng 3.9 Bảng 3.9: Ảnh hưởng hàm lượng nước (5g tro trấu+3ml ZnCl2, nung 5000C 30 phút) Mẫu 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 0,5 1,5 Độ giảm khối lượng (%) 21,3 20,9 21,2 21,8 20,6 Chỉ số I2 (mg Iôt/g than) 288,93 292,1 304,8 298,45 285,75 Lượng nước (ml) Nhận xét: - Sản phẩm có màu xám đen Các sản phẩm có số iốt cao hẳn so với hoạt hóa axit HCl axit H 3PO4 Như ZnCl2 có tác dụng nâng cao chất lượng sản phẩm Mẫu 3.3 với tỉ lệ 3ml ZnCl 3M:1ml nước cho sản phẩm có khả hấp phụ tốt 3.2.3.2 Khảo sát ảnh hƣởng lƣợng kẽm clorua Cân 5g mẫu tro trấu chuyển vào cốc, thêm vào cốc 1ml nước bổ sung 1; 2; 3; 5ml dung dịch ZnCl2 3M Trộn mẫu, sấy khô nhiệt độ 80oC đem nung nhiệt độ 500oC 30 phút Sau lọc rửa, sấy khô, cân 45 sản phẩm để đánh giá độ giảm khối lượng đo số iốt Các kết bảng 3.10 Bảng 3.10: Ảnh hưởng lượng kẽm clorua (5g tro trấu+1ml nước, nung 5000C 30 phút) Mẫu Lượng ZnCl2 (ml) Độ giảm khối lượng nung (%) Chỉ số I2 (mg Iôt/g than) 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 22,1 20,8 21,2 21,5 21,7 298,45 301,63 304,8 342,9 311,15 Nhận xét: Sản phẩm có màu xám đen Khi tăng dần lượng ZnCl số iốt tăng theo đạt cao 4ml ZnCl 2, tiếp tục tăng số iốt lại giảm Điều nồng độ cao khả khuyếch tán kẽm clorua vào tro trấu giảm 3.2.3.3 Khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ nung Cân 5g mẫu tro trấu chuyển vào cốc, thêm vào cốc 1ml nước bổ sung 4ml dung dịch ZnCl2 3M Trộn mẫu, sấy khô nhiệt độ 80oC đem nung nhiệt độ 400; 450; 500; 550 600oC 30 phút Sau lọc rửa, sấy khô, cân sản phẩm để đánh giá độ giảm khối lượng đo số iốt Các kết bảng 3.11 Bảng 3.11: Ảnh hưởng nhiệt độ nung (5g tro trấu+1ml nước +4ml ZnCl2 3M, nung 30 phút) Mẫu 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 Nhiệt độ nung (oC) 400 450 500 550 600 Độ giảm khối lượng (%) 20,8 21,1 21,5 20,9 20,5 Chỉ số I2 (mg iôt/g than) 304,8 330,2 342,9 346,08 295,28 Nhận xét: Càng tăng nhiệt độ nung màu sản phẩm sáng màu Cụ thể mẫu 3.11 có màu xám đen, mẫu 3.15 có màu xám bạc Tại 550oC mẫu có 46 số iốt cao Nếu tăng nhiệt độ số iốt lại giảm, điều cacbon mẫu dễ cháy hoạt tính SiO bị giảm nhiệt độ 3.2.3.4 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian nung Cân 5g mẫu tro trấu chuyển vào cốc, thêm vào cốc 1ml nước bổ sung 4ml dung dịch ZnCl2 3M Trộn mẫu, sấy khô nhiệt độ 80oC đem nung nhiệt độ 550oC thời gian 15; 30; 45; 60 90 phút Sau lọc rửa, sấy khô, cân sản phẩm để đánh giá độ giảm khối lượng đo số iốt Các kết bảng 3.12 Bảng 3.12: Ảnh hưởng thời gian nung (5g tro trấu+1ml nước +4ml ZnCl 3M, nung 5500C) Mẫu Thời gian nung (phút) Độ giảm khối lượng nung (%) Chỉ số I2 (mg Iôt/g than) 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 15 30 45 60 90 21,6 20,9 22,2 21,7 20,8 339,73 346,08 342,9 336,55 333,38 Nhận xét: - Sản phẩm có màu xám Mẫu số iot cao nung 5500C vòng 30 phút Tiếp tục kéo dài thời gian nung số iot giảm dần có lẽ cacbon mẫu dễ cháy hoạt tính SiO2 giảm - Điều kiện thích hợp hoạt hóa kẽm clorua 5g tro trấu 1ml nước +4ml ZnCl2 3M, nung 5500C 30 phút cho sản phẩm có số iôt đạt 346,08 mg/g tăng 475% so với mẫu đối chứng, 159,5% cao mẫu hoạt hóa axit HCl 3.3 Đặc tính vật liệu hấp phụ thu đƣợc 3.3.1 Hình thái cỡ hạt thành phần Mẫu vật liệu hấp phụ chế tạo có số iot cao – mẫu 3.17 có dạng hình học cỡ hạt xác định theo phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM – hình 3.5 47 Hình 3.5: Hình thái cỡ hạt theo SEM mẫu vật liệu hấp phụ chế tạo Nhận xét: Từ ảnh SEM mẫu vật liệu hấp phụ chế tạo ta thấy diện tích sản phẩm thu với đa số cỡ hạt từ 20 đến 30 μm Cỡ hạt nhỏ nhiều so với mẫu nguyên liệu ban đầu Cỡ hạt nhỏ làm cho diện tích bề mặt tăng làm tăng mạnh số iot sản phẩm Giản đồ EDS sản phẩm hình 3.6 cho thấy mẫu có hàm lượng SiO2, tiếp cacbon Ngoài mẫu lẫn ZnCl2 mẫu có đặc tính hấp phụ mạnh nên khó rửa khỏi sản phẩm 48 Hình 3.6: Phổ EDS mẫu 3.17 3.3.2 Diện tích bề mặt theo BET Mẫu vật liệu hấp phụ chế tạo có số iốt lớn (mẫu 3.17) xác định diện tích bề mặt riêng theo phương pháp BET – đo khả hấp phụ nitơ mẫu nhiệt độ 77,6 K Các kết đường đẳng nhiệt hấp phụ nitơ, BET Langmuir tương ứng hình 3.7, 3.8 3.9 Diện tích bề mặt mẫu bảng 3.13 49 Hình 3.7: Đường đẳng nhiệt hấp phụ hệ nitơ – mẫu 3.17 77,6 K (P: áp suất nitơ, P0: áp suất bão hòa nitơ 77,6 K, P/P0 : áp suất tương đối Quatlity adsorbped: lượng khí nitơ bị giữ lại mẫu 3.17, STP: nhiệt độ áp suất tiêu chuẩn 00C atm) 50 Hình 3.8: Đường đẳng nhiệt hấp phụ BET hệ nitơ – mẫu 3.17 77,6 K ( Q: thể tích nitơ/ khối lượng chất hấp phụ, cm3/gam) 51 Hình 3.9: Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir hệ nitơ – mẫu 3.17 77,6 K ( Q: thể tích nitơ/ khối lượng chất hấp phụ, cm3/gam) Bảng 3.13: Diện tích bề mặt mẫu vật liệu hấp phụ thu - mẫu 3.17 Diện tích bề mặt Diện tích bề mặt BET: 90.01 m²/g Diện tích bề mặt Langmuir: 127.26 m²/g Nhận xét: - Theo hình 3.5 khả hấp phụ nitơ 77,6 K mẫu vật liệu hấp phụ thu thấp Điều có lẽ mẫu đem đo không thật khô lúc đo BET mẫu có đặc điểm hút ẩm mạnh Từ liệu hình biễu diễn theo mô hình hấp phụ BET hay Langmuir thu hình 3.6 3.7 tương ứng - Kết đọc trực tiếp diện tích bề mặt từ thiết bị đo BETchỉ bảng 3.14 cho thấy mẫu vật liệu hấp phụ tổng hợp có diện tích bề mặt 90.01 m²/g 52 3.4 Nghiên cứu khả hấp phụ sắt (III) vật liệu hấp phụ chế tạo đƣợc Vật liệu hấp phụ 3.17 có số iốt cao nên sử dụng để khảo sát hấp phụ sắt (III) mẫu nước + Xác định thời gian đạt cân hấp phụ: Cho 0,0601 gam mẫu vật liệu hấp phụ (mẫu 3.17) vào 100 ml dung dịch sắt(III) 25 mg/l Tiến hành trình hấp phụ khoảng thời gian 1; 3; 5; 10 phút Sau hấp phụ, lọc xác định hàm lượng sắt theo phương pháp AAS Kết biểu diễn bảng 3.14 Bảng 3.14: Kết khảo sát thời gian đạt cân hấp phụ Fe3+ vật liệu hấp phụ Mẫu mvlhp(g) 0,0601 Vdd sắt (ml) 100 Thời gian lắc (phút) 10 Nồng độ ban đầu (C0, 25mg/l) 25 25 25 25 25 Nồng độ lại (C, 25mg/l) 15 10,22 3,89 3,89 3,89 Nhận xét: - Qua số liệu thực nghiệm cho thấy khả hấp phụ Fe(III) VLHP tăng theo thời gian tiến hành trình hấp phụ, thời gian lắc (thời gian tiếp xúc VLHP với ion kim loại) lâu, nồng độ ion kim loại lại dung dịch giảm Tuy nhiên, sau khoảng thời gian phút nồng độ lại dung dịch không thay đổi Cân hấp phụ đạt sau khoảng thời gian phút + Xây dựng đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ: Cho mẫu vật liệu hấp phụ (mẫu 3.17) với khối lượng thay đổi vào 100 ml dung dịch sắt (III) 25 mg/l Tiến hành trình hấp phụ khoảng thời gian phút Sau hấp phụ, lọc xác định hàm lượng sắt theo phương pháp AAS Kết biểu diễn bảng 3.15 hình 3.10 53 Bảng 3.15: Kết hấp phụ Fe3+ vật liệu hấp phụ chế tạo Mẫu 0,0601 0,0901 0,1220 0,1820 Vdd sắt (ml) 100 100 100 100 C (mg/l) 3,89 2,67 1,35 0,56 Cs (mg/gvlhp) 26,12 24,78 19,39 13,43 C/Cs (gvlhp/l) 0,149 0,108 0,069 0,042 Mvlhp (g) C: Nồng độ Fe3+ dung dịch thời điểm cân C/Cs Cs: Nồng độ Fe3+ VLHP 0.2 0.18 0.16 y = 0,0318x + 0,0247 R2 = 0,9839 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 C Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn mối liên hệ C C/Cs Nhận xét: - Phương trình hồi quy thu phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Do phương trình hấp phụ đẳng nhiệt vật liệu hấp phụ với Fe3+ là: y = 0,0318x + 0,0247 với hệ số tương hợp 98,39% 54 - Vật liệu hấp phụ thu có dung lượng hấp phụ Fe3+ đạt giá trị Csm = 31,45 mg/g Kết cho thấy sử dụng VLHP thu để tách sắt khỏi nguồn nước 3.5 Bƣớc đầu khảo sát khả hấp phụ than hoạt tính việc xử lý sắt asen khỏi nƣớc ngầm Tiến hành xử lí tách sắt asen khỏi nước ngầm Dân Tiến – Hưng Yên Cụ thể cho gam VLHP vào 100ml dung dịch nước ngầm lắc 10 phút Lọc xác định nồng độ sắt / asen lại Cf theo phương pháp đo AAS Mức độ xử lí sắt hay asen khỏi nước ngầm tính theo công thức H = [(Ci – Cf)/Ci] 100% H: mức độ tách sắt/asen khỏi nước ngầm Ci nồng độ sắt/asen ban đầu mg/l Cf nồng độ sắt/asen sau hấp phụ, mg/l Các kết sau tóm tắt bảng 3.16 Bảng 3.16: Kết tách sắt asen khỏi nước ngầm Vnướcngầm 100 ml mvlhp Ci (sắt), 1g Cf (sắt) Ci (asen) Cf (asen) 37,10ppm 11,69ppm 11,05ppb 3,52ppb H (sắt) H(asen) 70,2% 69,8% Nhận xét - Với tỉ lệ sử dụng g VLHP / 100ml nước ngầm cho phép loại 68,8% asen 70,2 % sắt sau bậc hấp phụ 55 Chƣơng 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Mong muốn dùng nguyên liệu tro trấu để xử lý chất thải nông nghiệp đồng thời chế tạo sản phẩm có tính xử lý số tiêu ô nhiễm môi trường, góp phần vào công bảo vệ môi trường, nghiên cứu tập trung nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ cở SiO than hoạt tính từ nguyên liệu tro trấu khảo sát khả xử lý sắt asen nước ngầm Quá trình khảo sát nghiên cứu đến kết luận: - Mẫu tro trấu ban đầu mảnh vụn có cỡ thay đổi phạm vi rộng từ 20 – 100 μm, cacbon SiO2 có magie, canxi photpho Hàm lượng chất tan nước 600C khoảng 20%, tro lại có số iot 60,21 (mg/g) - Việc hoạt hóa axit photphoric điều kiện 5g tro trấu:20ml nước:5ml H3PO41:1, khuấy 600C 90 phút cho sản phẩm có số iôt đạt 123,8mg/g tăng 105,6% so với mẫu đối chứng - Khi hoạt hóa axit HCl 5g tro trấu:20ml nước:20ml HCl 1:1, khuấy 600C 1h cho sản phẩm có số iôt đạt 133,35mg/g tăng 121,5% so với mẫu đối chứng - Đã nghiên cứu ảnh hưởng lượng chất phản ứng, nhiệt độ thời gian nung sử dụng tác nhân hoạt hóa ZnCl2 Kết cho thấyđiều kiện thích hợp hoạt hóa kẽm clorua 5g tro trấu 1ml nước +4ml ZnCl2 3M, nung 550 C 30 phút cho sản phẩm có số iôt đạt 346,08 mg/g tăng 475% so với mẫu đối chứng, 159,5% cao mẫu hoạt hóa axit HCl Sản phẩm thu bao gồm hạt có cỡ thay đổi từ 20 đến 30 μm có diện tích bề mặt BET 90,01 m²/g - Sự hấp phụ sắt (III) VLHP tổng hợp phù hợp phương trình Langmuir dạng y = 0,0318x + 0,0247 với dung lượng hấp phụ Fe 3+ đạt giá trị Csm = 31,45 mg/g Với tỉ lệ sử dụng 1g than hoạt tính / 100ml nước ngầm cho phép loại 68,8% asen 70,2 % sắt sau bậc hấp phụ 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tình trạng ô nhiễm môi trường nước Việt Nam www.haisontq.com/…tintuc/190-tinh-trang-o-nhiem Tiểu luận: Ô nhiễm môi trường nước Việt Nam tailieu.vn/…n-o-nhiemmoi-truong-nuoc-o-viet-nam Dinesh Mohan, Charles U Pittman Jr., Mark Bricka, Fran Smith, Ben Yancey, Javeed Mohammad, Philip H Steele, Maria F Alexandre-Franco, Vicente Gomez-Serrano, Henry Gong (2007), “Sorption of arsenic, cadmium, and lead by chars produced from fast pyrolysis of wood and bark during bio-oil production”, Journal of Colloid and Interface Science (310) 57–73 Gyu Hwan Oh, Chong Rae Park (2002), “Preparation and characteristics of rice-straw-based porous carbons with high adsorption capacity”, Fuel (81) 327 – 336 A Ayg un, S Yenisoy-Karakas, I Duman (2003), “Production of granular activated carbon from fruit stones and nutshells and evaluation of their physical, chemical and adsorption properties”, Microporous and Mesoporous Materials (66) 189–195 Ewa Okoniewska, Joanna Lach, Malgorzata Kacprzak, Ewa Neczaj (2007), “The removal of manganese, iron and ammonium nitrogen on impregnated activated carbon”, Desalination (206) 251–258 Anshu Bharadwaj1, Y Wang, S Sridhar and V S Arunachalam (2004), “Pyrolysis of rice husk”, Research communications current science, vol 87, No 7, p 981 - 986 Chakraverty, A., Kaleemullah, S (1991), “Conversion of rice husk into amorphous silica and combustible gas”, Energy Consers Mgmt (32) 565±570 57 Iler, R.K (1979), “Silica gels and powders”, The Chemistry of Silica Wiley, New York, p 462±599 10 Kamath, S.R., Proctor, A (1998), “Silica gel from rice hull ash: preparation and characterization”, Cereal Chemistry (75), 484±487 11 Chandrasekhar S, Satyanarayan KG, Pramada PN and Raghavan P (2003), “Review processing, properties and applications of reactive silica from rice husk-an overview”, Journal of Materials Science (Norwell), 38(15):3159 3168 12 Reddy DV and Marcelina BS (2006), “Marine durability characteristics of rice husk ash-modified reinforced concrete”, International Latin American and Caribbean Conference for Engineering and Technology, Jun 21-2, Mayaguez, Puerto Rico Puerto Rico: University of Puerto Rico at Mayagüez 13 Zhang MH and Malhotra VM “High-performance concrete incorporating rice husk ash as a supplementary cementing materials”, ACI Materials Journal (Detroit), 1996; 93(6):629-636 14 Nair D, Fraaij A, Klaassen A and Kentgens A (2008), “A structural investigation relating to the pozzolanic activity of rice husk ashes” Cement and Concrete Research (Elmsford), 38(6):861-869 15 Mehta PK (1992), “Rice husk as: a unique supplementary cementing material”, Proceedings of the International Symposium on Advances in Concrete Technology; 1992 May; Athens, Greece Canada: CANMET, pp 407-430 16 Mahmud HB (1995), “Strength property of rice husk ash concrete”, International Conference on Fly Ash, Silica Fume, Slag and Natural Pozzolans in Concrete, Milwaukee, USA Milwaukee: Amer Concrete Inst; p 11 (Publication, 153) 58 17 Proctor, A., Clark, P.K., Parker, C.A (1995) Rice hull ash adsorbent performance under commercial soy oil bleaching conditions, J Am Oil Chem Soc 72, pp 459-462 18 Trần Đức Hạ (2006), Xử lý nước thải đô thị, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 19 Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2009), Công nghệ xử lý nước thải, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 20 Trần Hiếu Nhuệ (1998), Thoát nước xử lý nước thải công nghiệp, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 59 [...]... cc i 435oC, cỏc lũ than hoỏ thng hot ng xung quanh nhit ny Trong quỏ trỡnh than hoỏ cỏc nguyờn t cacbon c gii phúng tp hp thnh tinh th c bn dng graphit v tp hp thnh than Tuy nhiờn s xp sp tinh th trong mng li than khụng hon ton u n nh trong graphit m cú nhng khe, rónh v nhng khong trng trong than, tng khụng gian rng c to ra trong than trong quỏ trỡnh than hoỏ chớnh l xp s cp ca than Tuy than ó cú... lý và hấp phụ hoá học Một s ng dng ca vt liu hp ph: (1) Loại mùi, loại các khí độc khỏi không khí (2) Thu hồi các dung môi, làm khô các khí (3) Loại các chất tan có màu và làm trong các chất lỏng (4) Tách các chất hoà tan hay các chất rắn lơ lửng khỏi dung dịch (5) Tách phân đoạn các chất từ pha khí hay lỏng Các chất hấp phụ cần phải có một số đặc điểm sau: phải có diện tích bề mặt trong lớn, dễ tái. .. bền hoá học và cơ học thích hợp Các chất hấp phụ công nghiệp quan trọng nhất là: các hợp chất chứa oxy nh- silicagel, oxit nhôm hoạt tính và các rây phân tử zeolit có tính -a n-ớc và các chất hấp phụ có cacbon là thành phần chính (than hoạt hoá, cốc hoạt tính và các rây phân tử cacbon) có đặc tính kị n-ớc Đôi khi đất tẩy màu (fuller earth) cũng đ-ợc dùng 1.2.1 Than hot tớnh Nhiu ngnh sn xut trong cụng... cho tớnh mng - Triu chng ng c ton thõn: St (II) d dng hp th, cho nờn hp th lng ln trong mt ln cú th s lm cho nng st trong huyt thanh tng cao, v khi kh nng kt hp vt quỏ protein huyt tng, trong mỏu s xut hin st t do, lm cho c tim b tn thng, suy kit tinh thn v sc St t do cng cú th i vo trong t bo, lm tn thng niờm mc dng ht trong t bo, hoi t t bo gan v dung gii t bo thn kinh, chc nng gan suy gim, hụn mờ... thuỷ tinh có đ-ờng kính lỗ xốp khoảng 3 nm và diện tích bề mặt trong lớn [8-10] 23 Các tính chất này là thay đổi khi thay đổi pH kết tủa Đôi khi ng-ời ta thêm phẩm màu vào quá trình sản xuất để giúp nhận biết chất hấp phụ ở trạng thái bão hoà nhờ sự thay đổi màu Mt phng phỏp khỏc l thy phõn cỏc silic alkoxides trong nc, xỳc tỏc axit hoc baz 1.3 Gii thiu v v tru v tro tru 1.3.1 V tru 1.3.1.1 Thnh phn húa... Ch to vt liu hp ph Vi c tớnh r tin v d kim, tro tru luụn l nguyờn liu hng u ch to vt liu hp ph [6, 8, 17] 1.4 Quỏ trỡnh hp ph x lý nc thi 1.4.1 Quỏ trỡnh hp ph: Hp ph l hin tng hoỏ lý rt thng gp trong t nhiờn, trong i sng hng ngy, trong k thut v cụng ngh Quỏ trỡnh hp ph l hin tng tng nng ca mt cht (lng hoc khớ) trờn b mt ca mt cht rn so vi nng ca chỳng trong mụi trng liờn tc Cht rn c gi l cht hp... hp ph trong mụi trng nc l c ch hp ph cnh tranh v chn lc So vi hp ph trong pha khớ, tc hp ph trong mụi trng nc thng chm hn nhiu Nguyờn nhõn l do tng tỏc gia cht b hp ph vi dung mụi nc v vi b mt cht hp ph lm cho quỏ trỡnh khuch tỏn ca cỏc phõn t cht tan chm thỳc y tc hp ph trong mụi trng nc, cht hp ph thng s dng cú h mao qun khụng nh lm, kớch thc ht khụng ln v din tớch b mt riờng va phi Hp ph trong... nm trong chic bỡnh lc iu c bit l loi s ny c to ra bng cỏch tỏch oxit silic t tru, cú c tớnh lc cc tt, vi l lc siờu nh, nh hn l lc ca thit b ca M ti 10 ln, ca Nht 4 ln, ngoi ra nú cng cú bn cao (cú th s dng 10 n 20 nm) b) Sn xut oxit silic Tro ca tru sau khi t chỏy cú hn 60% l oxit silic Oxit silic l cht c s dng khỏ nhiu trong nhiu lnh vc nh xõy dng, thi trang, luyn thy tinh, Vn tn dng oxit silic trong... nhõn hot húa thụng thng l km clorua, canxi clorua, kali hydroxyt v axit vụ c Trong phm vi ti ny tụi kho sỏt tỏc nhõn hot húa HCl, H3PO4 v ZnCl2 trong vic hot húa tro tru thnh vt liu hp ph Cụng ngh ch to than hot tớnh theo phng phỏp hot hoỏ hoỏ hc gm tm tỏc nhõn hot hoỏ vo nguyờn liu sau ú nung nguyờn liu ó tm bng lũ nung trong iu kin khụng cú khụng khớ m c ca dung dch tm, t l gia lng cht dựng lm... cỏc lc tng tỏc phõn t nh: Lc cm ng, lc nh hng, lc phõn tỏn Trong mt h hp ph, khi trng thỏi cõn bng, cỏc phõn t tham gia tng tỏc cú mc nng lng tng t giỏ tr cc tiu Tng tỏc khụng ch xy ra gia hai phõn t m c tp hp cỏc phõn t nm trong phm v tng tỏc Lc tng tỏc trong quỏ trỡnh hp ph vt lý l tng i nh, nng lng tng tỏc thng ớt khi vt quỏ 40kJ/mol Trong quỏ trỡnh hp ph vt lý, khụng cú s bin i cu trỳc in t ca