Khảo sát khả năng xử lý nước của than hoạt tính sản xuất từ trấu

Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong quá trình xay xát. Trấu có rất nhiều tại Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) và Đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) là 2 vùng trồng lúa lớn nhất của Việt Nam. Chúng thường được đem đốt hoặc đổ xuống sông suối trôi đi khắp nơi, chìm xuống đáy sông, rạch, gây ô nhiễm nguồn nước.

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC CỦA THAN HOẠT TÍNH SẢN XUẤT TỪ TRẤU Trần Anh Khoa (1) Nguyễn Phan Khánh Thịnh Phan Đình Tuấn TĨM TẮT Trấu lớp vỏ hạt lúa tách q trình xay xát Trấu có nhiều Đồng sông Cửu Long (ĐBSCL) Đồng sông Hồng (ĐBSH) vùng trồng lúa lớn Việt Nam Chúng thường đem đốt đổ xuống sơng suối trơi khắp nơi, chìm xuống đáy sơng, rạch, gây nhiễm nguồn nước Do đó, đề tài sản xuất than hoạt tính từ trấu với mục tiêu giảm lượng phát thải phế phẩm ứng dụng trình xử lý nước Quá trình than hóa thực điều kiện 450oC 90 phút hoạt hóa CO2 800oC, thời gian 120 phút với lưu lượng dòng CO2 30l/h Than trấu hoạt tính sử dụng xử lý nước nhằm cung cấp nước phục vụ sinh hoạt người dân Nước sau lọc qua than trấu hoạt tính với chiều cao thích hợp có tiêu đáp ứng QCVN nước sinh hoạt pH 6,9, độ đục 1,6 NTU, TDS 170 mg/l SS < mg/l Từ khóa: Trấu, than hoạt tính, xử lý nước Mở đầu Việt Nam năm nước giới chịu tác động nhiều biến đổi khí hậu (BĐKH) Trong 50 năm qua, nhiệt độ trung bình năm tăng khoảng 0,5oC phạm vi nước lượng mưa có xu hướng giảm miền Bắc tăng dần miền Nam [1] Liên tiếp năm gần ảnh hưởng BĐKH, tượng lũ lớn, lũ quét xảy với tần suất, quy mô cường độ ngày gia tăng gây ngập lụt diện rộng, cách ly vùng dân cư, khiến cho công tác cứu nạn cứu hộ gặp nhiều khó khăn ĐBSCL gồm 13 tỉnh/thành phố với tổng dân số vùng nông thôn 14 triệu dân Trong số dân sử dụng nước hợp vệ sinh đạt 75,82 %, số dân sử dụng nước đạt tiêu chuẩn QCVN 02:2009/BYT chiếm tỷ lệ 36,52, thấp tỉnh Cà Mau với tỉ lệ 0% [2] Hiện nay, nhiều phương pháp xử lý nước vi lọc (MF), lọc nano (NF), lọc thẩm thấu ngược (RO) nghiên cứu nhằm cung cấp nguồn nước đạt tiêu chuẩn [3-6] Trong đó, trấu phụ phẩm ngành sản xuất lúa gạo, có nhiều ĐBSCL Một phần trấu sử dụng để đốt, phần lớn đổ xuống sông gây ô nhiễm nguồn nước Nhiều nghiên cứu thực tận dụng nguồn trấu nhằm sản xuất vật liệu, phục vụ đời sống góp phần xử lý mơi trường [7] Cơng trình trình bày kết nghiên cứu sản xuất than hoạt tính từ trấu làm vật liệu lọc trình xử lý nước đạt QCVN chất lượng nước sinh hoạt, ứng dụng vùng ĐBSCL Phương pháp nghiên cứu 2.1 Nguyên liệu, hóa chất Trấu nhà máy sấy lúa Lộc Trời, An Giang cung cấp Mẫu sau lấy phân tích để xác định thành phần vật chất, sau đó, bảo quản để sử dụng trình sản xuất than Khí N2 CO2 tinh khiết sử dụng q trình sản xuất hoạt hóa than hoạt tính từ trấu Xanh methylene sử dụng xác định độ hấp phụ than sau sản xuất Mẫu nước nghiên cứu lấy từ sông Hậu, đoạn chảy qua Cần Thơ, vào cuối tháng 9/2016, Trường Đại học TN&MT TP Hồ Chí Minh Chuyên đề I, tháng năm 2017 41 lúc ĐBSCL vào mùa nước Mẫu nước bảo quản lạnh 50C suốt q trình thí nghiệm 2.2 Sản xuất than hoạt tính từ trấu Trấu rửa nước, sấy khô 105oC 10 than hóa điều kiện nhiệt độ 450oC, lưu lượng khí trơ (N2) thổi qua 30 L/h thời gian 90 phút Với mục đích xử lý nước vùng lũ thành nước sinh hoạt ăn uống nên than trấu hoạt hóa khí CO2 với lưu lượng 30 L/h nhiệt độ 800oC 120 phút Kết thúc q trình hoạt hóa, than trấu hoạt tính làm nguội khí trơ (N2) đến nhiệt độ thường Sau đó, than rửa nước cất sấy 105oC 4h Sản phẩm cuối bảo quản bình hút ẩm để sử dụng thí nghiệm 2.3 Khảo sát tính chất than hoạt tính Diện tích bề mặt riêng đặc tính quan trọng than hoạt tính xác định phương pháp BET (phương pháp Brunauer-Emmett- Teller) Bên cạnh đó, khả hấp phụ than hoạt tính từ trấu xác định phương pháp hấp phụ dung dịch xanh methylene với thiết bị quang phổ hấp thụ UV-VIS Than sau nghiền sử dụng trình xử lý nước xác định kích thước phương pháp phân tích DLS (Dimension Laser Scaner) 2.4 Khảo sát khả xử lý nước than trấu hoạt tính Khả lọc nước than hoạt tính thực cách cho nước qua cột lọc có lớp than hoạt tính Cột lọc có đường kính 60 mm, nhồi theo thứ tự từ lên: lớp than có chiều dày thay đổi, từ - 100 mm, lớp cát thạch anh (f0.8-1 mm) dày 100 mm, lớp đá (f1-2 mm) dày 100 mm lớp đá thô (f2-3 mm) dày 100 mm Khối lượng than cột lọc khảo sát khoảng – 30g, theo thay đổi chiều cao lớp than Áp suất bề mặt lớp vật liệu lọc trì ổn định, khoảng 2mH2O Tốc độ lọc nước qua lớp vật liệu lọc đạt 1,2l/h Mẫu nước trước sau lọc phân tích để xác định tiêu pH, độ đục, hàm lượng chất rắn không tan (TDS) hàm lượng chất tan nước (SS) Kết thảo luận 3.1 Khảo sát q trình sản xuất tính chất than trấu hoạt tính 42 Chuyên đề I, tháng năm 2017 Trấu thu nhận từ Nhà máy sấy lúa Lộc Trời, An Giang có thành phần chủ yếu C, N O chiếm 68,28% khối lượng, trình bày Bảng Kết tương tự thành phần nguồn trấu khác nghiên cứu [8] Kích thước hạt than yếu tố ảnh hưởng đến trình hiệu lọc nước Nếu kích thước than nhỏ tạo nên trở lực lớn, nước khó chảy qua Do đó, u cầu quan trọng cơng nghệ hoạt hóa khơng làm vỡ, dẫn đến mịn hóa than Trong nghiên cứu này, than sau hoạt hóa kiểm tra phân bố hạt theo kích thước Biểu đồ phân bố hạt than theo kích thước trình bày Hình ▲Hình Đồ thị phân bố kích thước than sau hoạt hóa ▲Hình Hình SEM bề mặt than trấu hoạt tính KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ Bảng Thành phần trấu sử dụng thí nghiệm Nguồn trấu Cacbon 38,92 37,13 An Giang Tiền Giang [7] [8] Thành phần (%) Hydro Nitơ Lưu huỳnh 4,9 2,24 2,73 4,12 0,36 -Thành phần C, N, O khoảng 69,39 Oxy 27,12 31,6 Độ ẩm 11,5 9,0 11,0 Tro 12 - Bảng So sánh diện tích bề mặt riêng cúa than trấu hoạt tính với tác nhân hoạt hóa khác Tác nhân hoạt hóa Diện tích bề mặt riêng (m2/g) Nguồn tham khảo Cacbon dioxit (CO2) 810,023 Nghiên cứu Hơi nước 276,68 [7] Bảng Các thông số nước trước sau lọc qua lớp than trấu hoạt tính Thơng số Đơn vị pH Khối lượng than (g) QCVN 01:2009/BYT [9] Trước lọc 10 15 20 25 30 6.9 6.9 6.9 6.9 6.9 6.9 6.9 6,5 – 8,0 Độ đục NTU 22,5 4,5 2,7 2,7 1,6 0,4 0,2 TDS mg/l 860 560 380 280 170 90 85 1000 SS mg/l 22