Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ nguyên liệu trấu và khảo sát khả năng xử lý nước thải

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN SONG HÀO NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THAN HOẠT TÍNH TỪ NGUYÊN LIỆU TRẤU VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI LUẬN VĂN THẠC SỸ CƠNG NGHỆ HỐ HỌC HÀ NỘI -2007 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN SONG HÀO NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THAN HOẠT TÍNH TỪ NGUYÊN LIỆU TRẤU VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CÁC CHẤT VÔ CƠ LUẬN VĂN THẠC SỸ CƠNG NGHỆ HỐ HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÊ XUÂN THÀNH HÀ NỘI - 2007 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi, số liệu luận văn trung thực, đồng tác giả cho phép sử dụng không chép tài liệu khoa học Học viên Nguyễn Song Hào LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thực môn Công nghệ chất Vơ cơ, luận văn tốt nghiệp hồn thành Để có thành cơng này, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc thầy giáo, TS Lê Xuân Thành, người hướng dẫn khoa học Thầy giúp đỡ tận tình suốt q trình nghiên cứu hồn thiện luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô anh chị phịng thí nghiệm mơn cơng nghệ chất vô cơ, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi hồn thành cơng trình Cũng này, xin chân thành cảm ơn Trung tâm Đào tạo sau đại học - Đại học Bách Khoa Hà Nội, quan tâm tạo điều kiện thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày … tháng 11 năm 2007 Học viên Nguyễn Song Hào MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu than hoạt tính trấu 1.2 Các phương pháp chế tạo than hoạt tính 15 1.2.1 Nguyên liệu dùng sản xuất than hoạt tính 15 1.2.2 Than hố nguyên liệu thực vật 15 1.2.3 Hoạt hoá nguyên liệu 18 1.2.3.1 Phương pháp Hóa học tác nhân hoạt hoá ZnCl2 20 1.2.3.2 Phương pháp Hoá lý 22 1.3 Phương pháp hấp phụ xử lý nước thải 28 1.3.1 Phương pháp hấp phụ 28 1.3.2 Cân hấp phụ (Preundlich, Langmuir, BET) 29 1.3.2.1 Phương trình đẳng nhiệt Langmuir 30 1.3.2.2 Phương trình đẳng nhiệt Freundlich 31 1.3.2.3 Phương trình BET 32 1.3.3 Phương pháp hấp phụ mơi trường nước 33 1.4 Giới thiệu nước thải nhà máy nhuộm PangRim Việt Trì 34 Cơng ty Hữu Hạn PangRim Neotex Chương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40 2.1 Nguyên liệu, hoá chất sử dụng nghiên cứu 40 2.2 Phương pháp phân tích nhiệt DSC 40 2.3 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM 42 2.4 Phương pháp phổ tán xạ lượng EDS 43 2.5 Phương pháp xác định bề mặt riêng BET 43 2.6 Phương pháp đo số Iốt 44 2.7 Phương pháp xác định đường đẳng nhiệt hấp phụ Phenol đỏ 44 (C19H14O5S) 2.8 Phương pháp đo tổng chất rắn hoà tan 46 2.9 Mô tả kỹ thuật chế tạo than hoạt tính 46 Chương 3: THỰC NGHIỆM 3.1 Khảo sát biến đổi nguyên liệu trấu theo nhiệt độ 49 49 phương pháp phân tích nhiệt (DSC) 3.2 Khảo sát nhiệt độ thời gian than hoá mẫu trấu khơng có 51 chất hoạt hố 3.2.1 Ảnh hưởng thời gian nung mẫu trấu 400oC 51 3.2.2 Ảnh hưởng thời gian nung mẫu trấu 500oC 52 3.2.3 Ảnh hưởng thời gian nung mẫu trấu 600oC 53 3.3 Chế tạo than hoạt tính từ ngun liệu trấu có chất hoạt hố 54 3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung 54 3.3.2.Khảo sát ảnh hưởng thời gian nung 55 3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ ZnCl2 55 3.4 Dạng hình học cỡ hạt than hoạt tính chế tạo 56 3.5 Thành phần hố học có than hoạt tính chế tạo 57 3.6 Diện tích bề mặt riêng kích thước lỗ 59 3.7 Xác định khả hấp phụ phenol đỏ (C19H14O5S) than 59 hoạt tính chế tạo 3.8 Khảo sát khả hấp phụ than hoạt tính chế tạo 61 việc xử lý nước thải nhà máy nhuộm PangRim Việt Trì KẾT LUẬN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 PHỤ LỤC 67 MỞ ĐẦU Than hoạt tính có thành phần hóa học chủ yếu Cacbon, khác biệt chúng độ xốp, diện tích bề mặt riêng, hệ thống mao quản, mật độ nhóm chức bề mặt thành phần nguyên tố Ngoài thành phần cacbon, than hoạt tính cịn lượng tro định, hỗn hợp ơxít kim loại Tính chất than hoạt tính liên quan chặt chẽ với nguồn nguyên liệu ban đầu trình hoạt hố chúng Các nghiên cứu cho thấy rằng, cấu trúc mạng cacbon than hoạt tích giữ nguyên dạng cấu trúc nguyên liệu ban đầu Điều chứng tỏ cấu trúc mạng cacbon, tính chất than hoạt tính phân bố kích thước mao quản chúng phụ thuộc vào nguyên liệu ban đầu Nguyên liệu dùng sản xuất than hoạt tính phong phú đa dạng, bao gồm nguyên liệu chứa cacbon như: Than đá, than bùn, than nâu; chất có nguồn gốc xenlulo như: Gỗ, tre nứa, mùn cưa, bã mía, gáo dừa, lõi ngơ, trấu, vỏ lạc … Than hoạt tính vật liệu hấp phụ có ứng dụng rộng rãi nhất, điều có cấu trúc xốp bề mặt vật liệu Than hoạt tính sử dụng ngành cơng nghiệp: Hóa chất, dầu mỏ, cơng nghiệp thực phẩm, Y dược, làm khơng 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 Phạm vi sử dụng than hoạt tính rộng, vật liệu khơng thể thiếu nhiều ngành công nghiệp, than hoạt tính sử dụng vào nhiều khâu sản xuất quan trọng, định đến ổn định chất lượng sản phẩm môi trường sinh thái Các nước Mỹ, Nhật, Tây Âu sử dụng than hoạt tính nhiều, nước sản xuất xuất nhập nhiều than hoạt tính Ở Việt Nam, phổ biến dùng than hoạt tính vào việc tẩy mầu cho dung dịch đường mía, đường glucoza, dung dịch bán thành phẩm sản xuất mỳ chính, tẩy màu mùi cho dầu thực vật, … Theo tiến trình phát triển cơng nghiệp, u cầu nâng cao mức sống người, lượng than hoạt tính sử dụng ngày nhiều phạm vi sử dụng rộng rãi chắn than hoạt tính sử dụng rộng rãi để làm nước uống, xử lý nước thải kể làm môi trường khơng khí Chính nhu cầu than hoạt tính ngày tăng lên Hàng năm nước ta phải nhập từ nước lượng lớn (khoảng 2.000 tấn/năm) loại than hoạt tính chủ yếu than hoạt tính tẩy màu để phục vụ cho nhu cầu sản xuất nghiên cứu Vấn đề đặt nước ta có nguồn nguyên liệu dồi để sản xuất than hoạt tính đa dạng phong phú loại than khoáng, phế liệu công ty chế biến nông, lâm sản thải Việt Nam sản xuất 33÷34 triệu thóc, sử dụng khoảng triệu cho xuất khẩu, lại tiêu thụ nước bổ sung dự trữ quốc gia Trấu chiếm khoảng 20% khối lượng hạt thóc, năm lượng trấu có khoảng triệu số lớn Nhiều nhà máy, xí nghiệp phải đối mặt với việc xử lý lượng phế thải khổng lồ Thế Việt Nam chưa tận dụng điều kiện thuận lợi này, ta cần phải sử dụng nguồn nguyên liệu để sản xuất than hoạt tính, trước hết cung cấp cho thị trường nước, sau tính đến thị trường xuất khẩu, đặc biệt thời kỳ cơng nghiệp hố nay, vấn đề xử lý nhiêm môi trường vấn đề cần trọng, mang tính thời tồn cầu Vấn đề xử lý hiệu nước thải nhuộm vấn đề quan tâm đặc biệt nhiều nước giới, Việt Nam Lý chủ yếu loại nước thải có độ màu hàm lượng COD cao, có chứa mỡ từ sợi, phần nhỏ chất lignin, hydrat cacbon chất tẩy, có hợp chất clo hữu độc, chất nhuộm màu số lượng hoá chất Na2CO3, KOH, NaOH, muối thiosulphit, thiosulphat, axit axetic, hoá chất khác sử dụng làm ổn định màu Nước thải nhuộm không xử lý trước thải vào mơi trường phá hủy môi trường sống thủy sinh khả tự làm nguồn tiếp nhận Cụ thể nước thải nhà máy nhuộm PangRim Việt Trì thuộc Cơng ty Hữu Hạn PangRim Neotex Sử dụng than hoạt tính để khử mầu, loại bỏ tạp chất nước thải phương pháp thơng dụng có hiệu cao thực tiễn Nhưng nước ta, dụng than hoạt tính vào mục đích xử lý nước chưa phát triển, chưa có nghiên cứu hệ thống Mong muốn dùng nguyên liệu Trấu để xử lý chất thải nông nghiệp đồng thời chế tạo sản phẩm có tính xử lý số tiêu nhiễm mơi trường, góp phần vào cơng bảo vệ môi trường, luận văn nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ nguyên liệu trấu khảo sát khả xử lý nước thải” Nhiệm vụ luận văn cụ thể sau: * Nghiên cứu điều kiện thích hợp việc chế tạo than hoạt tính từ nguyên liệu trấu * Khảo sát khả sử dụng than hoạt tính chế tạo việc xử lý nước thải Nhà máy Nhuộm PangRim Việt Trì Cơng ty Hữu Hạn PangRim Neotex Với nội dung nghiên cứu trên, chúng tơi hy vọng luận văn góp phần việc xác định điều kiện thích hợp việc chế tạo than hoạt tính từ Trấu sử dụng than hoạt tính chế tạo vào mục đích xử lý nước thải bảo vệ môi trường Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu than hoạt tính trấu Nhiều ngành sản xuất cơng nghiệp hố học, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp dược … dùng lượng lớn chất hấp phụ chất hấp phụ rắn để tẩy màu, tẩy mùi, tách khí khỏi hỗn hợp, thu hồi dung môi hữu quý, làm khô, làm chất xúc tác, chất mang xúc tác … Trong chất hấp phụ rắn than hoạt tính chất có vị trí quan phạm vi ứng dụng rộng rãi Vì than hoạt tính có khả hút giữ mạnh khí, chất tan, tượng hấp phụ vật rắn phát xảy than gỗ Ngay từ thời xa xưa than gỗ dùng làm nhiên liệu mà dung y học Than gỗ dùng để chữa trị số bệnh thời Hy-Pơ-Crat Ply-ny Khi lồi người cịn chưa biết rõ tượng hấp phụ năm 1793 Ken xơ dùng than gỗ để hút mùi hôi vết thương có tính hoại thư Hiện tượng hấp phụ ngày ta hiểu khám phá vào năm 1773, vinh dự khám phá tượng thuộc Sai-lơ, người vào năm 1773 quan sát mô tả tượng hấp phụ than gỗ Bốn năm sau, năm 1777 Phơn-tan-na đưa than nóng đỏ vào ống chứa khí úp ngược thuỷ ngân nhận thấy phần lớn khí ống bị than hút Trong lĩnh vực dung dịch, tài liệu hấp phụ xuất vào năm 1785, Viện sĩ hàn lâm khoa học Nga Tô-vơ Lơ-vit nhận thấy than gỗ tẩy mầu nhiều dung dịch đề nghị dung than gỗ tẩy màu dung dịch sản xuất axit tactric tinh thể Mấy năm sau, năm 1794 Lip-man nhận thấy than gỗ tẩy màu tốt dung dịch đường mía năm 1805 Gu-li-on dùng than gỗ để tẩy màu công nghiệp đường 53 Ở thời gian nung 60 phút mẫu nung bàu khí N2 có số Iốt cao Điều giải thích N2 di chuyển dịng khí nung làm mẫu than hoạt tính tốt 3.2.3 Ảnh hưởng thời gian nung mẫu trấu nhiệt độ 600oC Mẫu chuẩn bị trên, tiến hành nung nhiệt độ 600oC thời gian khác Kết đưa bảng 3.3 Bảng 3.3 Khảo sát nhiệt độ 600 oC thời gian khác Mấu 3.1 3.2 3.3 15 phút 30 phút 60 phút Mầu sản phẩm sau nung Đen nhánh Độ giảm khối lượng % 60,3 Đen xám bạc 58,5 Đen xám bặc 57,1 Chỉ số I2 (mg Iốt/g than) 237,9 214,8 179,2 Thời gian nung (phút) Nhận xét: Độ giảm khối lượng giảm theo thời gian nung có giá trị lớn 60,3% ứng với thời gian nung ngắn Điều nói lên việc than hố sinh cháy than thành tro, tăng nhiệt lên nhiệt độ theo kết phân tích phần phân tích nhiệt 3.1 (độ giảm khối lượng sau than hoá 63,58%), phù hợp với giảm độ giảm khối lượng Chỉ số Iốt đo giảm từ 237,9 mg Iốt/g than đến 179,2 mg Iốt/g than Kết luận chung: Tóm lại mẫu than hố điều kiện yếm khí khơng có tác nhân hoạt hố tốt nhiệt độ 500oC thời gian 60 phút với hiệu suất tạo than 37,1%, than thu có khả hấp phụ Iốt 259,6 mg Iốt/g than 54 3.3 Chế tạo than hoạt tính nguyên liệu trấu có chất hoạt hố: Mẫu trấu nghiền đến cỡ hạt ≤ 1,2 mm, sấy 80oC sau tẩm dung dịch ZnCl2, theo tỷ lệ 1gam than/3ml dung dịch ZnCl2 Mẫu sau tẩm lưu sấy mẫu sau tẩm 80oC giờ, sau nung dịng khí Nitơ với tốc độ trung bình 60ml/phút Mẫu sau nung rửa dung dịch HCl 1,2M 80oC lúc Zn2+ theo phương pháp lắng gạn bậc, bậc dùng 45ml HCl 1,2M Sau cho lên phễu lọc rửa nước cất lần, với thể tích tổng 50ml/2,2 gam than cuối đem sấy khơ 80oC Mẫu sau đem đo số Iốt theo phương pháp phần 2.6 3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung: Tiến hành bước tiến hành 3.3 dung dịch tẩm ZnCl2 3M thời gian nung 60 phút nhiệt độ khác Kết đưa bảng 3.4 Bảng 3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ chế tạo than hoạt tính Mẫu 4.1 4.2 4.3 4.4 Nhiệt độ oC 350 450 550 650 Độ giảm khối lượng nung (%) 44,45 48,79 63,87 74,33 Hiệu suất (g than/ g trấu)x100% 51,61 47,99 43,80 40,55 Chỉ số I2 (mg Iôt/g than) 616,7 634,9 665,3 654,0 Nhận xét: Chỉ số Iốt có giá trị cao hẳn so với mẫu nung khơng có chất hoạt hố điều kiện yếm khí hay bầu khí Nitơ Cụ thể, mẫu 4.1 nung 350oC có số Iốt 616,7 mg Iốt/g than, lớn mẫu nung bầu khí N2 60 phút 500oC có số Iốt 306 mg Iốt/g than Điều nói lên chất hoạt hố ZnCl2 có tác dụng làm giảm nhiệt độ than hoá nâng cao chất lượng sản phẩm 55 Mẫu 4.3 có số Iốt cao với độ giảm khối lượng 63,87% Mẫu 4.4 nung 650oC có số Iốt giảm chút với độ giảm khối lượng 74,33% lớn kết đo phân tích nhiệt (73,71% tính nhiệt độ 870oC - hình 3.2) Điều có lẽ khí Nitơ sử dụng (N2 cơng nghiệp) cịn lẫn oxy gây nên cháy than làm giảm khối lượng nhiều từ làm giảm số Iốt 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian nung Tiến hành bước 3.3 dung dịch tẩm ZnCl2 3M nhiệt độ nung 550oC thời gian khác Kết đưa bảng 3.5 Bảng 3.5 Ảnh hưởng thời gian nung chế tạo than hoạt tính Mẫu 5.1 5.2 5.3 Thời gian (Phút) 15 30 60 Độ giảm khối lượng nung (%) 60,75 61,53 63,87 Hiệu suất (g than/ g trấu)x100% 48,05 47,36 43,8 Chỉ số I2 (mg Iôt hấp phụ/g than) 644,7 653,2 665,3 Nhận xét: Các mẫu có số Iốt cao tăng theo thời gian nung, phù hợp với độ giảm khối lượng tăng theo Mẫu 5.3 có số Iốt cao 665,3 mg Iốt/g than ứng với độ giảm khối lượng 63,87% 3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ ZnCl2 Tiến hành bước 3.3 nhiệt độ nung 550oC nồng độ dung dịch tẩm ZnCl2 khác Kết đưa bảng 3.6 56 Bảng 3.6 Ảnh hưởng nồng độ ZnCl2 chế tạo than hoạt tính Mẫu 6.1 6.2 6.3 Độ giảm khối lượng nung (%) 60,49 61,90 63,87 Hiệu suất (g than/ g trấu)x100% 41,0 42,5 43,8 Chỉ số I2 (mg Iôt/g than) 640,3 655,3 665,3 Nồng độ ZnCl2 (M) Nhận xét: Các mẫu có số Iốt cao tăng dần theo nồng độ dung dịch ZnCl2, phù hợp với độ giảm khối lượng tăng theo Mẫu 6.3 có số Iốt cao 665,3 mg Iốt/g than ứng với độ giảm khối lượng 63,87% Kết luận chung: Tóm lại với tác nhân hoạt hố dung dịch ZnCl2 có nồng độ 1M, 2M 3M nung môi trường nitơ mẫu than thu nhiệt độ từ 350oC ÷550oC có khả hấp phụ Iốt cao (trên 600 mg Iốt/g than) Mẫu than thu nung môi trường nitơ 550oC, thời gian nung 60 phút với tỷ lệ trộn 1gam trấu/3ml dung dịch ZnCl2 3M có khả hấp phụ Iốt tốt (665,3 mg Iốt/g than ) 3.4 Dạng hình học cỡ hạt mẫu than chế tạo: Chuẩn bị mẫu: Mẫu than hoạt tính chế tạo (Mẫu 4.3) có số Iốt lớn nhất, dạng hình học cỡ hạt than hoạt tính xác định theo phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM trình bày mục 2.3, kết hình 3.3: 57 Hình 3.3: Ảnh SEM mẫu than hoạt tính chế tạo Nhận xét: Dựa vào ảnh SEM ta thấy than tổng hợp có cấu trúc lớp với bề mặt đồng nhất, bao gồm hạt nhỏ có kích cỡ hạt 100 ÷ 200nm 3.5 Thành phần hố học có than hoạt tính chế tạo Chuẩn bị mẫu: Mẫu than hoạt tính chế tạo (Mẫu 4.3) có số Iốt lớn nhất, thành phần hoá học mẫu than xác định theo phương pháp phổ tán xạ lượng EDS trình bày mục 2.4, kết hình 3.4 bảng 3.7: 58 Hình 3.4 Giảm đồ phổ tán xạ lượng EDS than hoạt tính chế tạo Nhận xét: Ở hình 3.4 ta thấy pic nguyên tố có than với thành phần tương ứng bảng 3.7 Bảng 3.7 Thành phần hoá học than hoạt tính chế tạo Thành phần Nguyên tố % Khối lượng % Nguyên tử C 44,31 59,33 O 25,49 25,62 Al 0,13 0,08 Si 18,44 10,56 S 0,14 0,07 Cl 7,26 3,29 Cu 0,79 0,20 Zn 3,44 0,85 Tổng 100,00 100,00 59 Theo bảng kết 3.7 ta thấy ngồi cacbon cịn có silic, ngồi than ZnCl2 ion đồng Điều nói lên than thu hấp phụ mạnh ion kim loại, sở than cacbon cịn có SiO2 3.6 Diện tích bề mặt riêng kích thước lỗ than hoạt tính chế tạo Chuẩn bị mẫu: Mẫu than hoạt tính chế tạo (Mẫu 4.3) có số Iốt lớn Diện tích bề mặt riêng kích thước lỗ than hoạt tính xác định theo phương pháp BET trình bày mục 2.5, kết phần phụ lục Kết thu được: Diện tích bề mặt than: Theo BET 1329,57 m2/g Theo Langmuir 1668,35 m2/g Thể tích lỗ xốp: Thể tích vi lỗ 0,059 cm3/g Thể tích lỗ xốp có cỡ 17 ÷ 3.000Å 0,295 cm3/g Độ rộng lỗ xốp 27,921Å (2,792nm) Nhận xét: Mẫu than thu có diện tích bề mặt lớn, có dạng lỗ xốp với độ rộng lỗ xốp trung bình 27,921Å 3.7 Khả hấp phụ phenol đỏ (C19H14O5S) than hoạt tính chế tạo Phenol đỏ (C19H14O5S) chất mầu sử dụng rộng rãi ngành nhuộm Do sử dụng việc đánh giá khả hấp phụ chất màu than chế tạo Than hoạt tính sử dụng (Mẫu 4.3) có số Iốt lớn 60 Xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ theo phương pháp mục 2.7 thay đổi lượng than cho vào Các kết thu bảng 3.8 Bảng 3.8 Kết khả hấp phụ phenol đỏ than hoạt tính chế tạo Mẫu 8.1 8.2 8.3 8.4 0,0601 0,0901 0,1220 0,1820 100 100 100 100 C (mg/l) 49,68 15,34 3,84 1,62 Cs (mg/gthan) 165,00 148,14 119,41 81,61 C/Cs (gthan/l) 0,301 0,103 0,032 0,020 mthan (g) Vphenol đỏ 150 mg/l C: Nồng độ phenol đỏ dung dịch cân Cs: Nồng độ phenol đỏ than’ Số liệu thu bảng 3.8, ta biểu diễn phụ thuộc C/Cs theo C có dạng đường thẳng hình 3.5 0.35 0.3 y = 0.0059x + 0.0109 C/Cs 0.25 R2 = 0.9998 0.2 0.15 0.1 0.05 0 10 20 30 40 C Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn mối phụ thuộc C/Cs theo C 50 60 61 Điều nói lên hấp phụ theo phương trình Langmuir có dạng: y = 0,0059x + 0,0109 Với hệ số tương hợp 99,98% 3.8 Khả hấp phụ than hoạt tính chế tạo việc xử lý nước thải nhà máy nhuộm PangRim Việt Trì Khuấy lượng than hoạt tính xác định (than hoạt tính sử dụng mẫu 4.3 có số Iốt lớn nhất) với 50ml nước thải thời gian 45phút, lọc sau đo độ hấp thụ ánh sáng lượng chất mầu lại dung dịch, máy so màu SPECTRONIC 20D+ bước sóng 640 nm Cũng mẫu sau lọc tiến hành đo tổng chất rắn hoà tan (TDS) máy DS METER Myron L Company Các kết bảng 3.9 Bảng 3.9 Khả xử lý nước thải nhuộm than hoạt tính chế tạo Mấu mthan (g) 9.1 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 0,1 0,2 0,4 0,6 0,9 Độ hấp thụ ánh sáng ABS 0,104 0,052 0,042 0,031 0,007 TDS (ppm) 4700 4450 4450 4400 4400 4250 Nhận xét: Khi lượng than hoạt tính tăng tượng chất màu dung dịch giảm (ABS giảm), hấp phụ màu với mức độ 50% với tỷ lệ than hoạt tính sử dụng 0,2gam than hoạt tính/50ml nước thải, hay 4gam/1 lít nước thải Tuy nhiên để hấp phụ hoàn toàn chất màu (ABS = 0) cần 0,9 gam than hoạt tính/50ml nước thải, hay 18 gam/1 lít nước thải Việc làm giảm hàm lượng chất rắn hoà tan giảm từ 4.700 xuống 4.250 ppm, tương đương giảm 9,5% , dễ hiểu than hoạt tính ưu điểm giữ lại ion kim loại nặng có hại cho mơi trường 62 Hình 3.6 Các mẫu nước thải qua xử lý than hoạt tính chế tạo theo khối lượng bẳng Kết luận sử dụng than hoạt tính chế tạo việc xử lý nước thải nhà máy nhuộm PangRim Việt Trì Cơng ty Hữu Hạn PangRim Neotex, với tỷ lệ 18 gam than/1 lít nước thải 63 KẾT LUẬN Mong muốn dùng nguyên liệu Trấu để xử lý chất thải nông nghiệp đồng thời chế tạo sản phẩm có tính xử lý số tiêu nhiễm mơi trường, góp phần vào công bảo vệ môi trường, luận văn tập trung nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ nguyên liệu trấu khảo sát khả xử lý nước thải Các kết thu q trình nghiên cứu sau: Than hố điều kiện yếm khí khơng có tác nhân hoạt hố tốt nhiệt độ 500oC thời gian 60 phút với hiệu suất tạo than 37,1%, than thu có khả hấp phụ Iốt 259,6 mg Iốt/g than Với tác nhân hoạt hố dung dịch ZnCl2 có nồng độ 1M, 2M 3M nung môi trường nitơ mẫu than thu nhiệt độ từ 350oC ÷550oC có khả hấp phụ Iốt cao (trên 600 mg Iốt/g than) Mẫu than thu nung môi trường nitơ 550oC, thời gian nung 60 phút với tỷ lệ trộn 1gam trấu/3ml dung dịch ZnCl2 3M có khả hấp phụ Iốt tốt (665,3 mg Iốt/g than ) Than thu có khả hấp phụ tốt Iốt, có diện tích bề mặt cao 1329,57 m2/g (theo BET), với độ rộng lỗ xốp trung bình 27,92 Å (2,79 nm) Có thể sử dụng than chế tạo việc xử lý nước thải nhà máy nhuộm PangRim Việt Trì Cơng ty Hữu Hạn PangRim Neotex, với tỷ lệ 18 gam than/1 lít nước thải Việt Nam nước nơng nghiệp, trấu chất thải có số lượng lớn nông nghiệp nước ta Bên cạnh đó, quy trình chế tạo than hoạt tính từ ngun liệu trấu không phức tạp, nên việc nghiên cứu xác định điều kiện thích hợp nhằm đưa quy trình sản xuất hồn chỉnh để giải chất thải nông nghiệp, đồng thời dùng sản phẩm chế tạo 64 để ứng dụng xử lý nước bị ô nhiễm mơi trường có ý nghĩa to lớn, kết cần nghiên cứu triển khai quy mô sản xuất cơng nghiệp, nhằm nhanh chóng đưa vào áp dụng thực tế nhằm sử dụng hiệu nguồn trấu thải xử lý nguồn nước thải Trong luận văn bước đầu nghiên cứu, khảo sát xác định điều kiện thích hợp việc chế tạo than hoạt tính từ Trấu sử dụng than hoạt tính chế tạo vào mục đích xử lý nước thải bảo vệ môi trường, theo mục tiêu “Bảo vệ môi trường phát triển bền vững“ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lò Văn Huynh (2002), luận án Tiến sĩ khoa học hoá học nghiên cứu sử dụng than hoạt tính để loại bỏ số chất hữu mơi trường nước, viện Hố Học Phạm Ngọc Thanh (1986), luận án phó Tiến sĩ khoa học nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ nguyên liệu nước Bengisn (2001), Engineering ceramics Bioresource Technology (2007), Preparation and characterization of activated carbon from rice bran, (98) 1985-1991 Bioresource Technology (2000), Production of granular activated carbons from select agricultural by-products and evaluation of their physical, chemical and adsorption properties, (71) 113-123 Bioresource Technology (1998), Alow cost adsorbent from agricultural waste corn cob by zinc chloride activation, (64) 211-217 Chaffer (1999), The science and design of engineering materials Cotton et al (1969), Hố vơ đại, tập 2, Nhà xuất Thế giới Conlson et al (1991), Chemical Engineering 10 Desalination (2007), The removal of manganese, iron and ammonium nitrogen on impregnated activated carbon, (206) 251-258 11 Fuel (2002), Preparation and characteristics of rice-straw-based porous carbons with high adsorption capacity, (81)327-336 12 Microporous and Mesoporous Materials (2003), Production of granular activated carbon from fruit stones and nutshells and evaluation of their physical, chemical and adsorption properties, (66)189-195 13 Wold Aaron ( 1993), Solid state Chemistry 66 14 Spixin et al (1994), Hố Vơ Cơ, tập 2, Đại học Tổng hợp Maxcơva, Nga 15 Treybal et al (1986), unit operations 16 Journal of Colloid and Interface Science (2007), Sorption of arsenic, cadmiun, and lead by chars produced from fast pyrolysis of wood and bark durk during bio-oil production, (310) 57-73 17 Journal of Hazardous Materials (2001), Production of granular activated carbon from Waste walnut shell and its ads orption ch aracteristics f or Cu2+ ion, (B85) 301-315 5TN 67 PHỤ LỤC ... cứu chế tạo than hoạt tính từ nguyên liệu trấu khảo sát khả xử lý nước thải? ?? Nhiệm vụ luận văn cụ thể sau: * Nghiên cứu điều kiện thích hợp việc chế tạo than hoạt tính từ nguyên liệu trấu * Khảo. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN SONG HÀO NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THAN HOẠT TÍNH TỪ NGUYÊN LIỆU TRẤU VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHUYÊN NGÀNH CÔNG... thích hợp việc chế tạo than hoạt tính từ Trấu sử dụng than hoạt tính chế tạo vào mục đích xử lý nước thải bảo vệ mơi trường 8 Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu than hoạt tính trấu Nhiều ngành