Đánh giá khả năng keo tụ và làm mềm nước của vật liệu hạt chùm ngây

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - - HÀ VŨ HUY ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KEO TỤ VÀ LÀM MỀM NƯỚC CỦA VẬT LIỆU HẠT CHÙM NGÂY LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA PHÂN TÍCH Thái Ngun, năm 2013 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - - HÀ VŨ HUY ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KEO TỤ VÀ LÀM MỀM NƯỚC CỦA VẬT LIỆU HẠT CHÙM NGÂY LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA PHÂN TÍCH Chunngành: HĨA PHÂN TÍCH Ms: 60 44 01 18 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TẠ THỊ THẢO Thái Nguyên, năm 2013 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Trong suốt q trình học tập hồn thành luận văn này, nhận hướng dẫn, giúp đỡ quý báu thầy cô, anh chị bạn Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc xin bày tỏ lới cảm ơn chân thành tới: Ban giám hiệu, Phòng đào tạo sau đại học, Khoa Hóa trường Đại học Sư Phạm Thái Nguyên tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ q trình học tập hồn thành luận văn Phó giáo sư - Tiến sĩ Tạ Thị Thảo toàn thể q thầy Bộ mơn Hóa Phân tích trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nỗi hướng dẫn, bảo tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình làm việc học tập thu thập số liệu khoa để tơi hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn anh chị em bạn bè bên cạnh động viên giúp đỡ học tập làm việc hoàn thành luận văn Học viên Hà Vũ Huy Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Mục lục Chương : Tổng quan 1.1 Tổng quan chùm ngây ứng dụng 1.1.1 Tổng quan chùm ngây (Moringa Oleifera) 1.1.1.1 Giới thiệu chung 1.1.1.2 Đặc điểm 1.1.1.3 Thành phần hóa học chùm ngây 1.1.1.4 Lợi ích công dụng 1.1.2 Các ứng dụng hạt chùm ngây xử lí mơi trường 1.1.2.1 Loại bỏ độ đục 1.1.2.2 Loại bỏ độ màu 1.1.2.3 Loại bỏ độ cứng 1.1.2.4 Chế biến than hoạt tính từ gỗ chùm ngây để loại bỏ Cu, Ni, Zn khỏi nước thải tổng hợp 10 1.1.2.5 Khả loại bỏ kim loại nặng 11 1.1.2.6 Loại bỏ vi khuẩn 11 1.2 Tổng quan nước cấp phương pháp xử lí 12 1.2.1 Các thông số đánh giá tiêu chất lượng nước 12 1.2.1.1 Các tiêu vật lý 1.2.1.1.1 Độ pH 12 1.2.1.1.2 Nhiệt độ 12 1.2.1.1.3 Màu sắc 12 1.2.1.1.4 Độ đục 12 1.2.1.1.5 Tổng hàm lượng chất rắn 12 1.2.1.1.6 Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng 13 1.2.1.1.7 Tổng hàm lượng chất rắn hòa tan 13 1.2.1.1.8 Tổng hàm lượng chất dễ bay 13 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.2.1.2 Các tiêu hóa học 14 1.2.1.2.1 Độ kiềm toàn phần 14 1.2.1.2.2 Độ cứng nước 14 1.2.1.2.4 Nhu cầu oxy hóa học 15 1.2.1.2.5 Nhu cầu oxy sinh hóa 15 1.2.1.2.6 Một số tiêu hóa học khác nước 15 1.2.1.3 Các tiêu vi sinh nước 16 2.1.3.1 Vi trùng gây bệnh 16 1.2.1.3.2 Các loại rong tảo 17 1.2.1.4 Tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho sinh hoạt ăn uống 18 1.2.2 Các phương pháp q trình xử lí nước 19 1.2.2.2 Quá trình lắng 20 1.2.2.3 Quá trình lọc nước 21 1.2.2.4 Làm mềm nước 22 1.2.2.5 Khử trùng nước 24 1.2.2.6 Khử sắt mangan 25 Chương 2: Thực nghiệm 2.1 Hoá chất dụng cụ thí nghiệm 26 2.1 Pha chế bảo quản hóa chất dùng thí nghiệm 26 2.1.1.1 Chỉ thị Phenolphtalein 0,1% 26 2.1.1.2 Chỉ thị Metyl da cam 26 2.1.1.3 Dung dịch chuẩn EDTA 0,01 M 26 2.1.1.2 Dung dịch chuẩn NaOH 0, 1M 26 2.1.1.3 Dung dịch đệm pH 10 26 2.1.1.4 Chỉ thị Eriocrom đen T (ETOO) 26 2.1.1.5 Dung dịch 1,10-phenanthroline 27 2.1.1.6 Dung dịch chuẩn Fe(II) 10 ppm 27 2.1.1.7 Dung dịch Natri axetat 27 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.1.1.8 Dung dịch hydroxyl amoni clorua 27 2.1.2 Các dụng cụ thiết bị dùng thí nghiệm 27 2.2 Tiến hành thí nghiệm 28 2.2.1 Chuẩn bị bột hạt chùm ngây 28 2.2.2 Chuẩn bị dung dịch gốc (chiết từ hạt chùm ngây) 28 2.2.3 Thí nghiệm keo tụ 28 2.2.4 Thí nghiệm đo độ axit mẫu nước 29 2.2.4.1 Nguyên tắc 29 2.2.4.2 Tiến hành thí nghiệm 29 2.2.5 Đo độ cứng tổng số mẫu nước 29 2.2.5.1 Nguyên tắc 29 2.2.5.2 Tiến hành thí nghiệm 29 2.2.6 Xác định tổng hàm lượng Fe nước phương pháp phenantrolin 30 2.2.6.1 Chuẩn bị dãy dung dịch để dựng đường chuẩn 30 Chương 3: Kết thảo luận 3.1 Kết xử lí độ đục 32 3.1.1 Mẫu nước sông Hồng lấy chân cầu Vĩnh Tuy – tháng 12/2012 3.1.1.1 Kích thước hạt chùm ngây 1,2 mm 32 3.1.1.2 Kích thước hạt chùm ngây 0,8 mm 34 3.1.2 Mẫu nước sông Hồng lấy chân cầu Thăng Long – tháng 12/2012 3.1.2.1 Kích thước hạt chùm ngây 1,2 mm 36 3.1.2.2 Kích thước hạt chùm ngây 0,8 mm 38 3.1.3 Mẫu nước đục nhân tạo 39 3.1.3.1 Kích thước hạt chùm ngây 1,2 mm 39 3.1.3.2 Kích thước hạt chùm ngây 0,8 mm 41 3.2 Kết xử lí độ màu 43 3.2.1 Dung dịch gốc có nồng độ NaCl 0,25M 43 3.2.2 Dung dịch gốc nồng độ NaCl M 45 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.2.3 Ảnh hưởng thời gian lưu trữ dung dịch gốc đến hiệu xử lí 45 3.3 Kết loại bỏ độ cứng 47 Chương 4: Kết luận kiến nghị 4.1 Kết luận 50 4.2 Kiến nghị 50 Tài liệu tham khảo Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT - TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam - SS (Suspended solid) : Hàm lượng cặn lơ lửng (mg/l) - TSS (Total suspended solid) : Tổng hàm lượng cặn lơ lửng (mg/l) - COD (Chemical Oxugen Demand): Nhu cầu oxy hoá học - M.O (Moringa Oleifera) : Cây chùm ngây - WHO : Tổ chức Y tế giới - FAO : Tổ chức lương thực Liên hợp quốc Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ Bảng 3.1 Kết loại bỏ độ đục nước chiết xuất hạt chùm ngây với kích thước hạt 1,2 mm 41 Bảng 3.2 Kết loại bỏ độ đục nước chiết xuất hạt chùm ngây với kích thước hạt 0,8 mm 43 Bảng 3.3 Độ đục mẫu nước sau keo tụ để lắng với hàm lượng chùm ngây 100 mg/l 44 Bảng 3.4 Độ đục mẫu nước sau keo tụ để lắng với hàm lượng chùm ngây 200 mg/l 45 Bảng 3.5 Độ đục mẫu nước sau keo tụ để lắng với hàm lượng chùm ngây 300 mg/l 45 Bảng 3.6 Độ đục mẫu nước sau keo tụ để lắng với hàm lượng chùm ngây 400 mg/l 45 Bảng 3.7 Hiệu xử lý độ đục nước ứng với khoảng giá trị độ đục ngưỡng hàm lượng chất keo tụ áp dụng 47 Bảng 3.8 Hiệu xử lý độ màu nước ứng với giá trị khác nồng độ hạt chùm ngây dung dịch chiết xuất NaCl 0,25M 48 Bảng 3.9 Hiệu xử lý độ màu nước ứng với giá trị khác nồng độ hạt chùm ngây dung dịch chiết xuất NaCl 1M 49 Bảng 3.10 Hiệu xử lí độ màu dung dịch gốc từ bột hạt chùm ngây nồng độ muối 0,25M 1M qua ngày lưu trữ 49 Bảng 3.11 Hiệu xử lí độ cứng dung dịch gốc từ bột hạt chùm ngây mẫu nước cứng nhân tạo 51 Hình 1.1 Lá chùm ngây 10 Hình 1.2 Hạt chùm ngây trước sau xử lí 12 Hình 1.3 Cơ chế keo tụ tạo 24 Hình 2.2 Hệ thống tỉ lệ quang học máy đo độ đục 36 Hình 2.3 Máy đo quang phổ UV-1650PC 37 Hình 3.1 Chất lượng nước trước sau keo tụ vật liệu từ hạt Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn chùm ngây 47 Hình 3.2 So sánh % hiệu keo tụ dung dịch gốc qua ngày lưu trữ (Hàm lượng dd gốc 60ml/l mẫu, nồng độ NaCl 0,25 M 1M) 49 Hình 3.3 So sánh % hiệu xử lí độ cứng dung dịch chiết từ hạt chùm ngây mẫu nước cứng nhân tạo Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 52 hàm lượng chất keo tụ đến mức, nhìn chung hiệu keo tụ tăng theo Tuy nhiên, hàm lượng chùm ngây mức cao 400 mg/l, độ đục nước không tiếp tục giảm mà lại có xu hướng tăng lên Điều đồng nghĩa với việc bắt đầu có giảm khả keo tụ mẫu Kết phù hợp với lý thuyết q trình keo tụ Qua thí nghiệm kích thước hạt sau lọc qua lưới kích thước lỗ 0,8 mm 1,2 mm cho thấy khả keo tụ kích thước khơng có chênh lệch nhiều Nhìn chung, kết luận kích thước hạt không gây ảnh hưởng nhiều đến khả keo tụ chiết xuất Yếu tố ảnh hưởng tới hiệu keo tụ hàm lượng hạt chùm ngây dung dịch: Nếu hàm lượng nhỏ không đạt hiệu cao, ngược lại hàm lượng nhiều gây tượng keo tụ bị phá hủy làm cho nước đục trở lại Do đó, phải xác định hàm lượng tối ưu cho hiệu keo tụ mẫu nước Mặt khác, q trình keo tụ khơng phải phản ứng hố học đơn nên khơng thể tính toán cụ thể hàm lượng keo tụ cho tất mẫu nước mà tuỳ thuộc điều kiện cụ thể khác nhau, phải làm thực nghiệm chuyên môn để xác định hàm lượng tối ưu cho mẫu 3.1.2 Ảnh hưởng thời gian lắng đến hiệu loại bỏ độ đục Sau thí nghiệm keo tụ, độ đục mẫu nước đo lại sau khoảng thời gian chờ lắng khác để so sánh hiệu loại bỏ độ đục đánh giá ảnh hưởng thời gian lắng đến độ đục mẫu nước sau keo tụ Kết sử dụng kích thước hạt chùm ngây 0,8 mm Thí nghiệm so sánh hàm lượng khác dung dịch gốc để tìm hàm lượng tối ưu khoảng thời gian lắng cho mẫu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 46 http://www.lrc-tnu.edu.vn Bảng 3.3 độ đục mẫu nước sau keo tụ để lắng với hàm lượng chùm ngây 100 mg/l Thời gian lắng giờ giờ Mẫu (118 NTU) 33 25 18 18 Mẫu (127 NTU) 50 32 24 24 Mẫu (366NTU) 165 124 96 96 Mẫu (438 NTU) 137 94 91 90 Bảng 3.4 độ đục mẫu nước sau keo tụ để lắng với hàm lượng chùm ngây 200 mg/l Thời gian lắng giờ giờ Mẫu (118 NTU) 44 26 17 17 Mẫu (127 NTU) 41 27 15 15 Mẫu (366NTU) 116 88 73 73 Mẫu (438 NTU) 176 99 85 84 Bảng 3.5 độ đục mẫu nước sau keo tụ để lắng với hàm lượng chùm ngây 300 mg/l Thời gian lắng giờ giờ Mẫu (118 NTU) 37 24 17 17 Mẫu (127 NTU) 49 33 19 18 Mẫu (366NTU) 151 98 56 55 Mẫu (438 NTU) 164 116 77 77 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 47 http://www.lrc-tnu.edu.vn Bảng 3.6 độ đục mẫu nước sau keo tụ để lắng với hàm lượng chùm ngây 400 mg/l Thời gian lắng giờ giờ Mẫu (118 NTU) 33 20 17 17 Mẫu (127 NTU) 45 27 19 19 Mẫu (366NTU) 109 84 57 55 Mẫu (438 NTU) 125 83 76 76 Với khoảng thời gian chờ lắng sau đầu, mẫu nước cho kết loại bỏ độ đục thấp (< 70%) Sau giờ, hiệu loại bỏ tăng dần đến lắng cho kết loại bỏ độ đục cao Khi tiếp tục chờ lắng đến giờ, tiến hành đo lại kết độ đục mẫu nước cho thấy độ đục không giảm giảm khơng đáng kể Có thể kết luận thời gian chờ tốt để bơng cặn lắng hồn toàn xuống đáy khoảng sau tiến hành thí nghiệm keo tụ 90.00% 80.00% 70.00% 60.00% Mẫu 50.00% Mẫu 40.00% Mẫu 30.00% Mẫu 20.00% 10.00% 0.00% Thời gian lắng Thời gian lắng Thời gian lắng Thời gian lắng Hình 3.1 Phần trăm loại bỏ độ đục mẫu nước với hàm lượng chùm ngây 300mg/l Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 48 http://www.lrc-tnu.edu.vn Đối với mẫu nước tự nhiên có độ đục 118 127 NTU, hàm lượng chùm ngây cho kết xử lí tốt 300 mg/l, hàm lượng thấp cao hiệu keo tụ giảm xuống Với hàm lượng thấp, chiết xuất không đủ khả keo tụ hết lượng lớn huyền phù có mẫu nước Còn hàm lượng cao gây tượng tích điện ngược dấu hạt keo làm giảm khả keo tụ Kết mẫu nước nhân tạo có độ đục cao hơn, hàm lượng chất keo tụ tối ưu cần 400 mg/l Nói chung, lượng huyền phù nước cao đòi hỏi lượng chất keo tụ lớn Điều phù hợp với chế keo tụ hạt chùm ngây: lý thuyết, khả keo tụ chùm ngây nhờ việc tạo vơ số cầu nối mang điện tích dương (do chùm ngây chứa thành phần đáng kể dimer cationic protein với khối lượng phân tử khoảng 13 kDa) có khả gắn kết hạt keo nước lại với phá vỡ tính bền vững hệ keo thúc đẩy tượng keo tụ Do vậy, độ đục cao, tức có nhiều hạt keo mang điện tích âm nước địi hỏi lượng chất keo tụ (chùm ngây) có chất chất đa điện ly tích điện dương giải thích phải tăng theo để trung hịa lượng lớn điện tích sơ cấp âm hạt keo [16] Kết luận: Hiệu loại bỏ độ đục cao từ 80% - 88% sau 3h để lắng hàm lượng chất keo tụ tối ưu 300mg/l ứng với mẫu nước đục từ 118, 127 NTU Với mẫu nước đục cao 366 438 NTU, hàm lượng keo tụ tối ưu 400 mg/l Hiệu xử lý tốt ứng với khoảng giá trị độ đục nước ngưỡng hàm lượng chất keo tụ ( chùm ngây) thể bảng 3.7 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 49 http://www.lrc-tnu.edu.vn Bảng 3.8 Hiệu xử lý độ đục nước ứng với khoảng giá trị độ đục ngưỡng hàm lượng chất keo tụ áp dụng Độ đục mẫu nước Hiệu loại bỏ độ đục (NTU) Hàm lượng chùm ngây (mg/l) 118 80% - 88% 300 mg/l 127 82% - 89% 300 mg/l 366 77% - 85% 400 mg/l 438 79% - 83% 400 mg/l Hình 3.2 Chất lượng nước trước sau keo tụ vật liệu từ hạt chùm ngây 3.2 Đánh giá hiệu xử lí độ màu Hiệu loại bỏ độ màu hạt chùm ngây xác định gián tiếp thông qua giảm độ hấp thụ quang mẫu nước trước sau xử lí bước sóng 475 nm Để đạt hiệu xử lí độ màu cao nhất, chuẩn bị dung dịch chiết từ hạt chùm ngây, bột hạt pha dung môi muối ăn NaCl thay nước cất Nguyên nhân khả keo tụ chiết xuất từ bột hạt chùm ngây tăng lên với gia tăng cường độ ion dung dịch Khả keo tụ chiết xuất từ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 50 http://www.lrc-tnu.edu.vn bột hạt chùm ngây với dung môi dung dịch NaCl ghi nhận tăng gấp 7,4 lần so với sử dụng dung môi nước [9] Sự gia tăng hiệu keo tụ giải thích chế tạo muối dung dịch Sự gia tăng cường độ ion muối khiến cho thành phần hoạt động keo tụ hạt chùm ngây trở nên dễ hòa tan Điều đồng nghĩa với việc giảm hàm lượng hạt chùm ngây tiến hành keo tụ cách pha dung dịch gốc muối ăn NaCl thay pha với nước cất nghiên cứu trước Thí nghiệm tập trung vào so sánh hiệu xử lí độ màu nồng độ khác NaCl dung dịch gốc (chiết từ hạt chùm ngây) thời gian lưu trữ dung dịch tới hiệu keo tụ Thí nghiệm loại bỏ độ màu thực mẫu nước sông Hồng – địa điểm lấy mẫu: chân cầu Vĩnh Tuy, tháng 1/2012 Sử dụng dung dịch gốc tối ưu có hàm lượng 4% (4 g bột hạt 100 ml dung dịch muối NaCl) sau thử nghiệm dãy hàm lượng từ 0,5 - % [2] 3.2.1 Dung dịch gốc với nồng độ NaCl 0,25M Bảng 3.8 Hiệu xử lý độ màu nước ứng với giá trị khác hàm lượng hạt chùm ngây dung dịch chiết xuất NaCl 0,25M Hàm lượng dd gốc Mẫu nước sông Hồng độ hấp thụ quang (abs) Phần trăm loại bỏ độ màu ml/lít 30 ml/lít 40 ml/lít 50 ml/lít 60 ml/lít 80 ml/lít 0,559 0.159 0.154 0.087 0.083 0.087 72 72 84 85 84 Nồng độ dãy thử nghiệm cho hiệu keo tụ cao 60ml dung dịch gốc chùm ngây/lít nước với hiệu xử lí độ màu từ 72% - 85% Với nồng độ cao hơn, hiệu loại bỏ độ màu có tăng khơng đáng kể Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 51 http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.2.2 Dung dịch gốc nồng độ NaCl M Bảng 3.9 Hiệu xử lý độ màu nước ứng với giá trị khác hàm lượng hạt chùm ngây dung dịch chiết xuất NaCl 1M Hàm lượng dd gốc Mẫu nước sông Hồng độ hấp thụ quang (abs) Phần trăm loại bỏ độ màu ml/lít 30 ml/lít 40 ml/lít 50 ml/lít 60 ml/lít 80 ml/lít 0,563 0.194 0.199 0.141 0.135 66 65 75 76 0.137 76 3.2.3 Ảnh hưởng thời gian lưu trữ dung dịch gốc đến hiệu xử lí Bảng 3.10 cho thấy phần trăm độ màu loại bỏ dung dịch gốc sau pha sau lưu trữ Bảng 3.10 Hiệu xử lí độ màu dung dịch gốc từ bột hạt chùm ngây nồng độ muối 0,25M 1M qua ngày lưu trữ Thời gian lưu Ngày thứ Nồng độ muối Ngày thứ Ngày thứ Ngày thứ Ngày thứ NaCl 0,25M 86 84 26 21 NaCl 1M 76 75 27 20 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 52 http://www.lrc-tnu.edu.vn Phần trăm loại bỏ độ màu 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 % loại bỏ độ màu (dd NaCl 0,25M) % loại bỏ độ màu (dd NaCl M) ngày thứ ngày thứ ngày thứ ngày thứ Ngày thứ Hình 3.3 So sánh % hiệu keo tụ dung dịch gốc qua ngày lưu trữ (Hàm lượng dd gốc 60ml/l mẫu, nồng độ NaCl 0,25 M 1M) Hình 3.3 cho thấy ảnh hưởng thời gian lưu trữ dung dịch gốc tới hiệu keo tụ Cụ thể sau ngày, hiệu loại bỏ độ màu bắt đầu giảm xuống, từ 87% 84% 76% xuống 75% (với nồng độ NaCl 0,25M 1M tương ứng) Từ ngày thứ trở đi, hiệu keo tụ giảm mạnh xuống 26% 27% , đến ngày thứ 21% 20% (nồng độ NaCl 0,25M 1M tương ứng) Đến ngày thứ 5, dung dịch khả keo tụ (hiệu loại bỏ độ màu 0%) Nồng độ dung dịch muối thời gian lưu trữ dung dịch gốc có ảnh hưởng lớn tới khả loại bỏ độ màu hạt chùm ngây Có thể thấy dùng dung dịch muối NaCl làm dung môi cho dung dịch gốc, khả keo tụ hạt chùm ngây tăng lên đáng kể, cần hàm lượng nhỏ bột hạt cho kết keo tụ 80%, gấp nhiều lần so với dùng nước cất Kết cho thấy khả loại bỏ độ màu hạt chùm ngây tương đối cao, đạt 83%, xáp xỉ với phèn nhôm phèn sắt (Tỉ lệ phèn nhôm phèn sắ 91 93% ) [1] Dung dịch keo tụ chiết xuất từ hạt chùm ngây nên chuẩn bị trước lần sử dụng, lưu trữ thời gian tối đa cho hiệu ngày sau pha Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 53 http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.3 Đánh giá hiệu loại bỏ độ cứng Thử nghiệm mẫu nước nhân tạo, độ cứng tạo CaCl2 Mối quan hệ thiết lập độ cứng CaCl2 độ cứng CaCO3 phương trình hồi quy: H = 0.417C + 13.99 (R2 = 0.993) Trong H độ cứng CaCO3 (mg/l), C hàm lượng CaCl2 (mg/l) dung dịch Bảng 3.11 Hiệu xử lí độ cứng dung dịch gốc từ bột hạt chùm ngây mẫu nước cứng nhân tạo Hàm lượng dung dịch chiết từ hạt chùm Độ cứng ngây (mg/l) mẫu nước ban đầu 300 400 500 600 700 800 Độ cứng ban đầu 300 mg CaCO3/l Độ cứng sau xử lí keo tụ 285 264 261 147 113 16 12 13 51 62 95 Phần trăm loại bỏ độ cứng (%) Độ cứng ban đầu 500 mg CaCO3/l Độ cứng sau xử lí keo tụ 434 434 397 325 266 78 13 13 21 35 47 84 Phần trăm loại bỏ độ cứng (%) Độ cứng ban đầu 700 mg CaCO3/l Độ cứng sau xử lí keo tụ 601 593 560 515 421 93 14 15 20 26 40 87 Phần trăm loại bỏ độ cứng (%) Độ cứng ban đầu 900 mg CaCO3/l Độ cứng sau xử lí keo tụ 850 839 827 794 675 194 11 40 78 Phần trăm loại bỏ độ cứng (%) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 54 http://www.lrc-tnu.edu.vn 100 90 Độ cứng ban đầu 300 mg CaCO3/l 80 70 Độ cứng ban đầu 500 mg CaCO3/l 60 50 Độ cứng ban đầu 700 mg CaCO3/l 40 30 Độ cứng ban đầu 900 mg CaCO3/l 20 10 300 mg/lít 400 mg/lít 500 mg/lít 600 mg/lít 700 mg/lít 800 mg/lít Hình 3.4 So sánh % hiệu xử lí độ cứng dung dịch chiết từ hạt chùm ngây mẫu nước cứng nhân tạo Từ biểu đồ thấy độ cứng mẫu nước tăng tỉ lệ thuận với hàm lượng hạt chùm ngây dung dịch keo tụ Trên hàm lượng thử nghiệm, mẫu có độ cứng ban đầu 300 mgCaCO3/l , hiệu loại bỏ độ cứng đạt cao 95% hàm lượng chùm ngây 800 mg/l Ở hàm lượng hạt chùm ngây 600 mg/lít, độ cứng nước giảm không đáng kể Với hàm lượng dịch chùm ngây từ 600 mg/l, khả loại bỏ độ cứng bắt đầu tăng, hàm lượng 800 mg/l khả loại bỏ độ cứng đạt 70% tất mẫu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 55 http://www.lrc-tnu.edu.vn Chương Kết luận kiến nghị 4.1 Kết luận Qua nghiên cứu mẫu nước mặt tự nhiên nhân tạo với tiêu độ đục, độ màu độ cứng, kết cho thấy chiết xuất hạt chùm ngây cho khả keo tụ cao, đáng để quan tâm nghiên cứu phát triển Nếu sử dụng hàm lượng thích hợp, hiệu keo tụ chiết xuất đạt 80% Khi keo tụ với mẫu nước sông Hồng 127NTU cho kết loại bỏ độ đục cao 83%, độ màu giảm 85% 95% độ cứng So sánh kết với nghiên cứu trước nước cho thấy kết tương tự Trong nghiên cứu Pritchard mẫu nước có độ đục gần với mẫu đề tài 146 NTU, cho thấy hạt chùm ngây loại bỏ 84% độ đục tỉ lệ phèn nhôm 98% Đặc biệt phèn nhôm tỏ hiệu với nguồn nước có độ đục độ màu cao (300 – 400NTU), hạt chùm ngây lại đạt hiệu tốt [1] Có thể nhận thấy so sánh khả keo tụ, chiết xuất hạt chùm ngây chưa đạt hiệu cao phèn nhôm số hóa chất, nhiên thân vật liệu lại bộc lộ nhiều ưu điểm mà hóa chất chưa giải Hơn số chất keo tụ có nguồn gốc thực vật nay, dịch chiết từ hạt chùm ngây coi vật liệu đạt hiệu keo tụ cao xử lí nước Việc ứng dụng hạt chùm ngây làm chất keo tụ thay cho hóa chất đem lại nhiều lợi ích: 1) Hạt chùm ngây sử dụng chế phẩm địa phương giá rẻ thay cho hóa chất keo tụ nhập khẩu, góp phần làm giảm chi tiêu dự trữ ngoại tệ quốc gia phát triển quốc gia thuộc giới thứ ba 2) Cây chùm ngây không mang lại công dụng xử lí mơi trường mà thân giải pháp lương thực hiệu vùng nơng thơn khó khăn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 56 http://www.lrc-tnu.edu.vn 3) Khơng giống hóa chất, chất keo tụ từ chùm ngây phân hủy sinh học hoàn toàn, lâu dài hồn tồn thân thiện với mơi trường Khía cạnh đặc biệt đáng quan tâm bối cảnh quốc gia tập trung tới mục tiêu phát triển bền vững 4) Các thành phần nước tiên tiến giới ứng dụng nhiều sản xuất dược liệu, mỹ phẩm, thực phẩm chức năng, việc trồng lâu dài tạo nguồn cung cho ngành sản xuất Khi đó, lợi ích thu từ chùm ngây khơng xử lí mơi trường giải lương thực mà cịn giúp thúc đẩy phát triển kinh tế, tạo thu nhập ổn định cho hộ dân trồng 4.2 Kiến nghị Ngoài tác dụng keo tụ làm mềm nước nghiên cứu đề tài, giới chùm ngây cịn ứng dụng để xử lí nhiều tiêu khác nước loại bỏ khuẩn E.coli, ứng dụng vỏ làm vật liệu hấp phụ kim loại nặng, hấp phụ bạc nước, mà đề tài không nghiên cứu chi tiết Do thời gian làm ngắn nên khuôn khổ đề tài tập trung đánh giá số tiêu xử lí nước hạt chùm ngây, với mong muốn tạo sở cho đề tài nghiên cứu sau này, đóng góp vào việc cải thiện nguồn nước cho người dân nhiều vùng nơng thơn cịn thiếu nước Tuy nhiên, để đạt hiệu cao áp dụng vào thực tiễn, cần nghiên cứu thêm số đặc tính cơng dụng khác chùm ngây như: + Đặc điểm sinh học: Nghiên cứu thành phần có tác dụng chữa bệnh giá trị dinh dưỡng hướng áp dụng vào thực tiễn + Giá trị môi trường cây: Cần tìm ứng dụng khác vật liệu từ chùm ngây xử lí mơi trường Theo số liệu thống kê, trung bình năm chùm ngây cho khoảng 2000 hạt giống Số hạt đủ để xử lí khoảng 6000 lít nước với hàm lượng 50mg /lít Tuy nhiên, điều kiện khí hậu phù hợp chăm sóc tốt, cho suất gấp – 10 lần (khoảng 10,000 đến 20,000 hạt/ năm), tương đương với khả xử lí 60,000 lít nước/ năm Chỉ cần làm phép tính đơn giản cho thấy Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 57 http://www.lrc-tnu.edu.vn trồng vùng nông thôn cung cấp lượng hạt đủ để lọc nước cho hộ gia đình sử dụng năm (trung bình 20 lít nước người/ngày) [12] Với đặc điểm sinh học dễ trồng, phù hợp với điều kiện khí hậu nhiều vùng nhiệt đới, chùm ngây coi giải pháp việc góp phần giải vấn đề cấp nhanh nước sinh hoạt nhiều vùng nông thôn tuyến cư dân thường xuyên chịu bão lũ nước ta Hiện số tỉnh phía Nam bắt đầu nghiên cứu ươm mầm trồng chùm ngây Qua khảo sát cho thấy trồng phát triển tốt phù hợp với khí hậu tỉnh phía Nam nước ta Nếu nhân rộng, việc trồng không mang lại lợi ích mơi trường mà cịn góp phần cải thiện chế độ dinh dưỡng phát triển kinh tế cho hộ gia đình sử dụng Về lâu dài, giải pháp tiềm góp phần cải thiện đời sống phát triển kinh tế cách bền vững cho vùng nơng thơn cịn khó khăn nước ta Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 58 http://www.lrc-tnu.edu.vn Tài liệu tham khảo [1] Cleide S.T Araújo, Vanessa N Alves, Hélen C Rezende, Nívia M.M Coelho “Development of aflow system for the determination of low concentrations of silver using Moringa oleiferaseeds as biosorbent and flame atomic absorption spectrometry” - Microche mical Journal 96, (2010) 82– 85 [2] Lawrence Onyango Arot Manguro, Peter Lemmen – “Phenolics of Moringa Oleifera leaves”, Natural Product Research vol 21, 2007 [3] M Helen Kalavathy, Lima Rose Miranda - “Moringa oleifera - A solid phase extractant for the removal of copper, nickel and zinc from aqueous solutions” Chemical Engineering Journal158, (2010) 188–199 [4] M Pritchard, T Craven, T Mkandawire, A.S Edmondson, J.G O’Neill “A comparison between Moringa oleiferaand chemical coagulants in the purification of drinking water – An alternative sustainable solution for developing countries” - Physics and Chemistry of the Earth 35, (2010) 798–805 [5] Mubeena Akhtar, S.Moosa Hasany, M.I.Bhanger, Shahid Iqbal - “Sorption potential of Moringa oleifera pods for the removal of organic pollutants from aqueous solutions” - Journal of Hazardous Materials 141, (2007) 546–556 [6] Parul Sharma, Pushpa Kumari, M.M Srivastava, Shalini Srivastava - “Removal of cadmium from aqueous system by shelled Moringa oleiferaLam seed powder” - Bioresource Technology 97 (2006) 299–305 [7] Pricilla Costa Ferreira, Kamila de Almeida Piai, Angela Maria Magosso, Takayanagui, Susana Inés Segura-Muñoz “Aluminum as a risk factor for Alzheimer’s disease” – Rev Latino-am Enfermagem; 151-7 [8] Pushpa Kumari, Parul Sharma, Shalini Srivastava, M.M Srivastava “Biosorption studies on shelledMoringa oleifera Lamarck seed powder: Removal and recovery of arsenic from aqueous system” - Int J Miner Process 78 (2006) 131 – 139 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 59 http://www.lrc-tnu.edu.vn [9] R Krishna Prasad - “Color removal from distillery spent wash through coagulation using Moringa oleiferaseeds: Use of optimum response surface methodology” - Physics and Chemistry of the Earth 35, (2010) 798–805 [10] Suleyman A.Muybi, Lilian M.Evison - “Moringa oleifera seeds for softening hard water” - War Res Vol 29, No 4, pp 1099-1105, (1995) [11] T Okuda, A.U Baes, W.T Nishijima, M Okada – “Coagulation mechanism of salt solution - extracted active component in Moringa oliferaseeds”, Water Res 35 (3), 2001 [12] “Moringa oleifera - The Nature’s Gift” - Universal Journal of Environmental Research and Technology (Volume 2, Issue 4: 203-209) , 2012 [13] “Quality of water treated by coagulant using Moringa Oleifera seeds” - Wat Res.Vol 32, No 3, 781-791, 1998 [14] Trần Tứ Hiếu (2003), Phân tích trắc quang phổ hấp thụ UV-Vis, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội [15] Lương Minh Khánh (2010), Nghiên cứu đánh giá khả keo tụ số loại thực vật ứng dụng xử lý nước , ĐH Kỹ thuật công nghệ tp.HCM [16] Trịnh Xuân Lai, Xử lý nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp, Nhà xuất Xây dựng, 2004 [17] Hồng Văn Huệ, Thốt nước – tập – Xử lí nước thải, NXB Đại học kỹ thuật [18] Nguyễn Lân Hùng (2012), Trồng chùm ngây cho nhiều công dụng, báo điện tử Dân Việt Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 60 http://www.lrc-tnu.edu.vn ...ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - - HÀ VŨ HUY ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KEO TỤ VÀ LÀM MỀM NƯỚC CỦA VẬT LIỆU HẠT CHÙM NGÂY LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA PHÂN TÍCH Chunngành: HĨA PHÂN TÍCH Ms:... hàm lượng chất keo tụ tối ưu cần 400 mg/l Nói chung, lượng huyền phù nước cao đòi hỏi lượng chất keo tụ lớn Điều phù hợp với chế keo tụ hạt chùm ngây: lý thuyết, khả keo tụ chùm ngây nhờ việc... 3.1.1 Đánh giá ảnh hưởng kích thước hạt chùm ngây đến hiệu keo tụ Hạt chùm ngây sau tách vỏ, sấy khô nghiền nhỏ sàng qua lưới có kích thước lỗ 0,8 1,2 mm để so sánh hiệu keo tụ kích thước đánh giá