Nghiên cứu tổng hợp than hoạt tính từ cây mai dương và ứng dụng vào xử lý ô nhiễm nước

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG & MƠI TRƢỜNG KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP THAN HOẠT TÍNH TỪ CÂY MAI DƢƠNG VÀ ỨNG DỤNG VÀO XỬ LÝ Ô NHIỄM NƢỚC NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG MÃ NGÀNH: 306 Giáo viên hướng dẫn: ThS Bùi Văn Năng Sinh viên thực hiện: Đoàn Thị Như Quỳnh Mã sinh viên: 1153061929 Lớp: 56A - KHMT Khoá học: 2011 - 2015 Hà Nội, 2015 LỜI CẢM ƠN Thực kế hoạch đào tạo trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, để đánh giá kết học tập sinh viên sau năm học làm quen với việc nghiên cứu khoa học Đƣợc đồng ý Nhà trƣờng, Khoa Quản lý Tài nguyên rừng Môi trƣờng, môn Quản lý Môi trƣờng, cho phép tơi tiến hành thực khóa luận tốt nghiệp: “Nghiên cứu tổng hợp than hoạt tính từ Mai Dƣơng ứng dụng vào xử lý ô nhiễm nƣớc” Sau thời gian nghiên cứu, đến khóa luận hồn thành Nhân dịp này, cho phép tơi đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Th.S Bùi Văn Năng, ngƣời nhiệt tình truyền đạt, hƣớng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành tốt khóa luận Xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu nhà trƣờng, trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, tạo môi trƣờng học tập tốt giúp tơi học hỏi, trau dồi kiến thức từ sách vở, môi trƣờng thực tiễn, thầy cô bạn bè Tôi xin trân trọng cảm ơn quý thầy cô khoa Quản lý tài ngun rừng mơi trƣờng, Ban giám đốc, tồn thể cán cơng nhân viên Trung tâm Thí nghiệm – Thực hành, trƣờng Đại học Lâm Nghiệp tạo điều kiện tốt giúp tơi hồn thành khóa luận Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, ngƣời thân, nhóm NCKH lớp 57B - KHMT toàn thể bạn bè giúp đỡ, động viên góp ý suốt q trình học tập thực khóa luận để tơi hồn thành tốt khóa luận Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Sinh viên Đoàn Thị Nhƣ Quỳnh TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG VÀ MƠI TRƯỜNG TĨM TẮT KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên khóa luận: “Nghiên cứu tổng hợp than hoạt tính từ Mai Dương ứng dụng vào xử lý ô nhiễm nước” Sinh viên thực hiện: ĐOÀN THỊ NHƢ QUỲNH Giáo viên hƣớng dẫn: Th.S BÙI VĂN NĂNG Mục tiêu nghiên cứu: Mục tiêu nghiên cứu khóa luận nhằm: - Nghiên cứu tổng hợp đƣợc than hoạt tính từ Mai Dƣơng; - Nghiên cứu ứng dụng than hoạt tính từ Mai Dƣơng vào xử lý môi trƣờng nƣớc Đối tƣợng nghiên cứu: - Cây Mai Dƣơng, loài thực vật ngoại lai xâm lấn; - Dung dịch Xanh Metylen, dung dịch Mn2+ nƣớc thải dệt nhuộm đƣợc sử dụng để đánh giá khả hấp phụ than hoạt tính đƣợc tổng hợp từ Mai Dƣơng Nội dung nghiên cứu Để thực mục tiêu trên, khóa luận lựa chọn số nội dung nghiên cứu sau: - Nghiên cứu tổng hợp than hoạt tính từ Mai Dƣơng; - Nghiên cứu ứng dụng than hoạt tính từ Mai Dƣơng vào xử lý môi trƣờng nƣớc: + Khảo sát khả xử lý chất màu h u anh Metylen nƣớc; + Khảo sát khả hấp phụ kim loại nặng Mn2+) nƣớc; + Khảo sát khả xử lý nƣớc thải dệt nhuộm - Đề xuất hƣớng sử dụng Mai Dƣơng làm vật liệu hấp phụ xử lý môi trƣờng Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp kế thừa tài liệu; - Phƣơng pháp lấy mẫu Mai Dƣơng; - Phƣơng pháp tổng hợp than hoạt tính từ Mai Dƣơng; - Phƣơng pháp Scanning Electron Microscope SEM ; - Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm; - Phƣơng pháp phân tích phịng thí nghiệm; - Phƣơng pháp xử lý số liệu Những kết đạt đƣợc Từ trình nghiên cứu, khóa luận đạt đƣợc nh ng kết sau: - Đã tổng hợp đƣợc than hoạt tính từ loài thực vật xâm hại Mai Dƣơng (Mimosa pigra L.) hai phƣơng pháp khác phƣơng pháp than hóa, biến tính thành than hoạt tính phƣơng pháp tẩm chất hoạt hóa ZnCl2 3M - Kết thu đƣợc từ hai phƣơng pháp tổng hợp cho thấy, tổng hợp than hoạt tính từ Mai Dƣơng phƣơng pháp tẩm chất hoạt hóa ZnCl2 3M cho chất lƣợng sản phẩm than hoạt tính nhƣ hiệu hấp phụ cao so với phƣơng pháp than hóa biến tính thành than hoạt tính - Mẫu than hoạt tính M3L100 – Mẫu than đƣợc tẩm ZnCl2 3M nhiệt độ 100oC cho hiệu suất hấp phụ cao mẫu than hoạt tính khác tổng hợp đƣợc, hiệu suất đạt cao tƣơng đƣơng với hiệu suất mẫu than hoạt tính thị trƣờng tiêu hấp phụ màu Xanh Metylen, hấp phụ nồng độ Mn2+ thông số COD - Mẫu than hoạt tính M3L100 có cấu trúc xốp lỗ rỗng phát triển so với mẫu than hoạt tính tổng hợp đƣợc Với lƣợng than xử lý 0,5g mẫu than M3L100 cho hiệu suất hấp phụ màu anh Metylen đạt 99,82%; hiệu suất xử lý nồng độ Mn2+ dung dịch đạt 99,10%; hiệu suất xử lý COD đạt 77,43%; BOD5 đạt 33,45% độ đục đạt 34,71% mẫu nƣớc thải dệt nhuộm Các kết phân tích mẫu than M3L100 có hiệu suất hấp phụ tƣơng đƣơng với mẫu than hoạt tính thị trƣờng - Từ việc tổng hợp đƣợc than hoạt tính từ lồi ngoại lại xâm lấn Mai Dƣơng, tạo sản phẩm vật liệu hấp phụ ứng dụng vào xử lý nhiễm mơi trƣờng, có xử lý ô nhiễm nƣớc thải ngành dệt nhuộm Khuyến khích ngƣời dân diệt trừ Mai Dƣơng, góp phần nâng cao hiệu xử lý loài ngoại lai xâm lấn khỏi hệ sinh thái Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Sinh viên Đoàn Thị Nhƣ Quỳnh MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ Chƣơng TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Cây Mai Dƣơng Mimosa Pigra L.) 1.1.1 Đặc điểm sinh học 1.1.2 Phân bố sinh thái 1.1.3 Chu kỳ sống tiềm xâm lấn 1.1.4 Hiểm họa từ Mai Dƣơng 1.1.5 Các biện pháp kiểm soát Mai Dƣơng Thế giới Việt Nam 1.2 Than hoạt tính 1.2.1 Định nghĩa 1.2.3 Đặc trƣng tính chất vật lý, hóa học than hoạt tính 1.2.4 Khả hấp phụ than hoạt tính 11 1.2.5 Nguyên liệu chế tạo than hoạt tính 11 1.2.6 Phƣơng pháp sản xuất than hoạt tính 12 1.2.7 Tình hình sản xuất ứng dụng than hoạt tínhtrên Thế giới Việt Nam 13 Chƣơng MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 17 2.2 Đối tƣợng nghiên cứu 17 2.3 Nội dung nghiên cứu 17 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 17 2.4.1 Phƣơng pháp kế thừa tài liệu 17 2.4.2 Phƣơng pháp lấy mẫu Mai Dƣơng 18 2.4.3 Phƣơng pháp tổng hợp than hoạt tính từ Mai Dƣơng 19 2.4.4 Phƣơng pháp Scanning Electron Microscope (SEM) 20 2.4.5 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm đánh giá khả hấp phụ than hoạt tính từ Mai Dƣơng 21 2.4.6 Phƣơng pháp phân tích tiêu, thông số ô nhiễm 21 2.4.7 Phƣơng pháp xử lý số liệu 25 Chƣơng THỰC NGHIỆM 26 3.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị thí nghiệm 26 3.1.1 Hóa chất 26 3.1.2 Dụng cụ thiết bị thí nghiệm 26 3.2 Thực nghiệm 27 3.2.1 Tổng hợp than hoạt tính từ Mai Dƣơng 27 3.2.2 ác định khả hấp phụ anh Metylen dung dịch than hoạt tính 32 3.2.3 ác định khả hấp phụ Mn2+ nƣớc than hoạt tính 34 3.2.4 ác định khả xử lý nƣớc thải dệt nhuộm than hoạt tính 35 Chƣơng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 37 4.1 Kết tổng hợp than hoạt tính từ Mai Dƣơng 37 4.1.1 Sản phẩm tổng hợp từ phƣơng pháp 1: Than hóa biến tính thành than hoạt tính 37 4.1.2 Sản phẩm tổng hợp từ phƣơng pháp 2: Tổng hợp than hoạt tính từ tác nhân hoạt hóa nCl2 3M 42 4.2 Kết khảo sát khả hấp phụ anh Metylen dung dịch mẫu than hoạt tính 45 4.3 Kết khảo sát khả hấp phụ Mn2+ nƣớc mẫu than hoạt tính 52 4.4 Kết ứng dụng xử lý nƣớc thải dệt nhuộm than hoạt tính từ Mai Dƣơng 56 4.4.1 Kết phân tích thông số COD, BOD độ đục ban đầu nƣớc thải dệt nhuộm làng nghề Vạn Phúc 56 4.4.2 Kết phân tích khả xử lý nƣớc thải dệt nhuộm than hoạt tính từ Mai Dƣơng 58 4.5 Đề xuất hƣớng ứng dụng 65 Chƣơng KẾT LUẬN –TỒN TẠI – KHYẾN NGHỊ 67 5.1 Kết luận 67 5.2 Tồn 68 5.3 Khuyến nghị 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BOD5 : Biochemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy sinh hóa) BTNMT : Bộ Tài ngun Mơi trƣờng Chemicali Oxygen Demand COD : CP : Cổ phần DO : Dessolved Oxygen (Chỉ số ơxy hịa tan) QCCP : Quy chuẩn cho phép QCVN : Quy chuẩn Việt Nam SEM : TCN : Trƣớc Công Nguyên TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam (Nhu cầu oxy hóa học) Scanning Electron Microscope (Kính hiển vi điện tử quét) DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Danh mục hóa chất cần thiết cho nghiên cứu 26 Bảng 3.2: Các mẫu than tổng hợp đƣợc từ Mai Dƣơng phƣơng pháp than hóa biến tính thành than hoạt tính 31 Bảng 4.1 Khối lƣợng mẫu trƣớc sau than hóa 37 Bảng 4.2: Khối lƣợng mẫu trƣớc sau hoạt hóa 42 Bảng 4.3: Kết đo độ hấp thụ quang Xanh Metylen mức nồng độ khác 45 Bảng 4.4: Nồng độ Xanh Metylen sau xử lý than hoạt tính 46 Bảng 4.5: Kết phân tích Mn2+ sau xử lý than hoạt tính 53 Bảng 4.6: Kết phân tích mẫu nƣớc thải dệt nhuộm 56 Bảng 4.7: Kết phân tích nồng độ COD mẫu nƣớc thải dệt nhuộm trƣớc sau xử lý than hoạt tính 58 Bảng 4.8: Kết phân tích BOD5 mẫu nƣớc thải dệt nhuộm trƣớc sau xử lý mẫu than hoạt tính 60 Bảng 4.9: Kết đo độ đục hiệu suất trƣớc sau xử lý mẫu than 61 Bảng 4.10: Kết đo độ hấp phụ quang Abs mẫu nƣớc thải dệt nhuộm trƣớc sau xử lý mẫu than 64 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1: Thân Mai Dƣơng trƣớc than hóa 28 Hình 3.2: Quá trình bơm N2 vào bình nung 28 Hình 3.3: Hệ thống chƣng cất than q trình hoạt hóa 29 Hình 3.4: Mẫu than sau biến tính đƣợc rửa H2O NaOH 30 Hình 4.1: Vật liệu trƣớc sau than hóa 37 Hình 4.2: Ảnh SEM mẫu M1L1 38 Hình 4.3: Ảnh SEM mẫu M2L1 38 Hình 4.4: Ảnh SEM mẫu M1L2.1.a điểm ảnh 40µm 20µm 40 Hình 4.5 Ảnh SEM mẫu M1L2.1.b điểm ảnh 40µm 20µm 40 Hình 4.6 Ảnh SEM mẫu M1L2.2.a điểm ảnh 40µm 20µm 41 Hình 4.7 Ảnh SEM mẫu M1L2.2.b điểm ảnh 40µm 20µm 41 Hình 4.8: Ảnh SEM mẫu M3L50 điểm ảnh 50µm 40µm 43 Hình 4.9: Ảnh SEM mẫu M3L100 điểm ảnh 50µm 40µm 44 Hình 4.10: Biểu đồ kết phân tích khả hấp phụ Xanh Metylen mẫu than M1L2.1.a với lƣợng khác 48 Hình 4.11: Biểu đồ thể hiệu suất hấp phụ màu Xanh Metylen mẫu lƣợng than khác 48 Hình 4.12: Biểu đồ so sánh khả hấp phụ Xanh Metylen mẫu than so với than thị trƣờng 50 Hình 4.13: Sự thay đổi màu dung dịch Xanh Metyen hấp phụ qua than hoạt tính lƣợng than khác 51 Hình 4.14: Biểu đồ thể hiệu suất xử lý Mn2+trong dung dịch mẫu lƣợng than khác 54 Hình 4.15: Biểu đồ so sánh khả hấp phụ hiệu suất xử lý Mn2+của mẫu than so với than thị trƣờng 55 Hình 4.16: Biểu đồ so sánh kết phân tích tiêu ô nhiễm với QCVN 13: 2015/BTNMT 57 Qua bảng số liệu 4.8 biểu đồ hình 4.18, so sánh với QCVN 13: 2015/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nƣớc thải công nghiệp dệt nhuộm, cột B nồng độ cho phép BOD5 50mg/L cho thấy: + Với khối lƣợng mẫu than sử dụng 0,5g cho trình hấp phụ chất h u dễ phân hủy mẫu than biến tính M1L2.1.a cho hiệu suất xử lý cao đạt 43,82%, ứng với giá trị nồng độ BOD5 119,24 mg/L Mẫu than biến tính M1L2.1.a có hiệu suất xử lý cao nhất, nhiên nồng độ xử lý vƣợt ngƣỡng giới hạn cho phép 2,38 lần Mẫu than thị trƣờng mẫu than hoạt tính có hiệu suất xử lý lần lƣợt 33,92% 33,45% Mẫu than biến tính M3L50 có hiệu suất xử lý thấp đạt 16,49% Các mẫu than trên, sau trình xử lý mẫu nƣớc thải dệt nhuộm có làm cho nồng độ BOD5 giảm so với nồng độ ban đầu, nhiên nồng độ BOD5 vƣợt ngƣỡng giới hạn cho phép Sau xử lý BOD5 mẫu than hóa M1L1 kết BOD5 khơng có thay đổi đáng kể, nồng độ mức cao 209,24 mg/L 4.4.2.3 Khảo sát khả xử lý độ đục than hoạt tính Dùng thiết bị đo độ đục Microtpi Đức để xác định độ đục mẫu nƣớc thải dệt nhuộm trƣớc sau xử lý Lƣợng than xử lý mẫu lần lƣợt 0,5 g 1,5 g Kết đo độ đục đƣợc thể bảng biểu đồ sau: Bảng 4.9: K t đo độ đục hiệu suất trước sau xử lý mẫu than Lƣợng than 0,5 g Mẫu than Đối chứng M1L1 M1L2.1.a M3L50 M3L100 Than Thị Trƣờng Lƣợng than 1,5 g Kết độ Hiệu suất Kết độ Hiệu suất đục (NTU) (%) đục (NTU) (%) 352,6 303 273,7 245,7 230,2 151,1 14,07 22,38 30,32 34,71 57,15 61 352,6 229,25 225,71 214,19 147,62 70,92 34,98 35,98 39,25 58,13 79,88 NTU 400 352.6 70 H (%) 350 60 303 273.7 300 245.7 250 57.15 50 230.2 40 200 150 30.32 100 34.71 151.1 30 20 22.38 10 14.07 50 0 Đối chứng M1L1 M1L2.1.a M3L50 Kết độ đục NTU M3L100 Thị Trƣờng Hiệu suất Hình 4.19: Biểu đồ thể độ đục hiệu suất xử lý mẫu lượng than 0,5 gam than hoạt tính NTU 400 350 300 250 200 150 100 50 H (%) 352.6 79.88 229.25 225.71 214.19 58.13 34.98 35.98 M1L1 M1L2.1.a 80 60 147.62 39.25 100 40 70.92 20 0 Đối chứng M3L50 Kết độ đục NTU M3L100 Thị Trƣờng Hiệu suất Hình 4.20: Biểu đồ thể độ đục hiệu suất xử lý mẫu than hoạt tính lượng than 1,5 gam Để so sánh hiệu suất xử lý độ đục mẫu than hai lƣợng than 0,5g 1,5g ta có biểu đồ sau: 79.88 H (%) Hiệu suất 1,5g Hiệu suất 0,5g 58.13 34.98 0 Đối chứng 14.07 M1L1 35.98 39.25 57.15 22.38 M1L2.1.a 30.32 M3L50 34.71 M3L100 Thị Trƣờng Hình 4.21: Biểu đồ so sánh hiệu suất xử lý độ đục 62 lượng than 0,5g 1,5g Nhận xét: - Đối với lƣợng than xử lý 0,5 g: Từ bảng kết biểu đồ hình 4.19 thấy độ đục giảm dần tƣơng ứng với hiệu suất tăng dần theo thứ tự: Mẫu đối chứng < Mẫu than hóa M1L1 (14,7%) < Mẫu biến tính M1L2.1.a (22,38%) < Mẫu than hoạt tính M3L50 (30,32%) < Mẫu than hoạt tính M3L100 (34,71%) < Mẫu than thị trƣờng (57,15%) - Đối với lƣợng than xử lý 1,5g: Tƣơng tự với kết độ đục mẫu lƣợng than 0,5g; độ đục giảm dần hiệu suất xử lý tăng dần từ mẫu đối chứng đến mẫu thị trƣờng (biểu đồ hình 4.20) Mẫu thị trƣờng với hiệu suất xử lý cao đạt 77,88%, mẫu M3L100 58,13%; mẫu M3L50 đạt 39,25%, M1L2.1.a đạt 35,98% mẫu M1L1 đạt hiệu suất xử lý 34,98% Tuy nhiên, với lƣợng than xử lý 1,5g, hiệu suất xử lý độ đục mẫu than cao hẳn so với mẫu có lƣợng than xử lý 0,5g Do chất mẫu than hoạt tính có cấu trúc lỗ xốp, tăng lƣợng than, hệ thống lỗ xốp đƣợc tăng lên, hiệu suất xử lý tăng theo 4.4.2.4 Khả hấp phụ màu nước thải dệt nhuộm than hoạt tính - Tiến hành quét phổ từ bƣớc sóng 400nm đến 900nm để xác định λmax mẫu nƣớc thải dệt nhuộm trƣớc sau xử lý mẫu than, thu đƣợc kết sau: 63 Mẫu Than hóa Mẫu Đối chứng Mẫu M1L2.1.a Mẫu M3L50 Than Thị trƣờng Mẫu M3L100 Hình 4.22: Hình ảnh quét phổ mẫu xử lý than hoạt tính Mẫu nƣớc thải dệt nhuộm ban đầu, mẫu nƣớc thải sau xử lý mẫu than hoạt tính khác nhau, đƣợc đem quét phổ từ bƣớc sóng 400nm đến 900nm Từ hình 4.22 thấy ảnh qt phổ mẫu than xử lý nƣớc thải dệt nhuộm đồng dạng với nhau.Và cho bƣớc sóng lớn λmax bƣớc sóng 600nm Nhƣ vậy, xác định đƣợc λmax = 600nm - Sử dụng bƣớc sóng λmax = 600nm, tiến hành đo độ hấp phụ quang Abs mẫu nƣớc thải dệt nhuộm trƣớc sau xử lý mẫu than hoạt tính khác - Kết qua đo độ hấp phụ quang đƣợc thể bảng biểu đồ sau: Bảng 4.10: K t đo độ hấp phụ quang Abs mẫu nước thải dệt nhuộm trước sau xử lý mẫu than Tên mẫu Đối chứng Than thị trƣờng M1L1 M1L2.1.a M3L50 M3L100 Độ hấp phụ quang Abs Lƣợng than = 0,5 g Lƣợng than = 1,5 g 1,68 1,68 0,49 0,44 0,82 0,99 1,21 1,46 0,57 0,76 0,51 0,64 AbS 64 Lƣợng than = 0.5 g 1.68 1.46 1.5 0.99 1.21 Lƣợng than = 1.5 g 0.76 0.64 0.82 0.5 0.57 0.51 0.49 0.44 Đối chứng M1L1 M1L2.1.a M3L50 M3L100 Than thị trƣờng Hình 4.23: Biểu đồ so s nh độ hấp phụ quang mẫu than than 0,5 g 1,5 g đ i với nước thải dệt nhuộm Qua kết bảng 4.10 biểu đồ hình 4.23 thấy rằng: lượng Độ hấp phụ quang Abs mẫu hai lƣợng than 0,5 g 1,5 g giảm dần theo thứ tự: Mẫu đối chứng > Mẫu than hóa M1L1 > Mẫu biến tính M1L2.1.a > Mẫu than hoạt tính M3L50> Mẫu than hoạt tính M3L100 > Mẫu than thị trƣờng + Tuy nhiên, lƣợng than 1,5 g lại cho độ hấp phụ quang mẫu cao so với mẫu có lƣợng than 0,5 g Chứng tỏ, tăng lƣợng than lên 1,5 g hiệu suất xử lý màu nƣớc thải dệt nhuộm mẫu than giảm Nguyên nhân lƣợng than tăng cao, làm cho hạt than phân bố vào mẫu nƣớc thải dệt nhuộm màu nƣớc thải dệt nhuộm lúc đậm màu nƣớc thải dệt nhuộm đƣợc xử lý lƣợng than 0,5 g 4.5 Đề xuất hƣớng ứng dụng Với nh ng kết đạt đƣợc từ việc tổng hợp than hoạt tính từ Mai Dƣơng nh ng ứng dụng thử nghiệm ban đầu than hoạt tính khả hấp phụ chất ô nhiễm có nƣớc, khóa luận tiền đề cho hƣớng nghiên cứu ứng dụng sau đƣợc mở rộng, phát triển hồn thiện Tơi xin đƣa hƣớng áp dụng nhƣ sau: - Từ việc sử dụng nguyên liệu ban đầu Mai Dƣơng để sản xuất than hoạt tính, với việc sử dụng nguyên liệu loài thực vật ngoại lai xâm lấn nhƣ giúp nâng cao hiệu diệt trừ lồi Mai Dƣơng Khuyến khích ngƣời dân diệt trừ Mai Dƣơng, sử dụng sinh khối thân Mai Dƣơng để 65 sản xuất than hoạt tính, ứng dụng vật liệu hấp phụ tổng hợp đƣợc vào xử lý mơi trƣờng - Than hoạt tính đƣợc tổng hợp từ Mai Dƣơng đƣợc ứng dụng công nghệ xử lý nƣớc thải ngành công nghiệp dệt nhuộm Dựa vào đặc tính than hoạt tính từ Mai Dƣơng, than hoạt tính giúp xử lý chất h u khó dễ phân hủy sinh học nhƣ COD, BOD5 có nƣớc thải nhờ phƣơng pháp hấp phụ Phƣơng pháp dùng để khử màu nƣớc thải chứa thuốc nhuộm hòa tan thuốc nhuộm hoạt tính Hơn n a, mẫu than hoạt tính tổng hợp đƣợc cịn có khả xử lý độ đục mẫu nƣớc thải cho hiệu cao - Ứng dụng than hoạt tính tổng hợp đƣợc từ Mai Dƣơng làm vật liệu hấp phụ vào cơng nghệ xử lý nƣớc thải, khí thải 66 Chƣơng KẾT LUẬN –TỒN TẠI – KHYẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Từ kết nghiên cứu đạt đƣợc, khóa luận xin rút số kết luận sau: Đã tổng hợp đƣợc than hoạt tính từ loài thực vật xâm hại Mai Dƣơng (Mimosa pigra L.) hai phƣơng pháp khác phƣơng pháp than hóa, biến tính thành than hoạt tính phƣơng pháp tẩm chất hoạt hóa ZnCl2 3M Kết thu đƣợc từ hai phƣơng pháp tổng hợp cho thấy, tổng hợp than hoạt tính từ Mai Dƣơng phƣơng pháp tẩm chất hoạt hóa ZnCl2 3M cho chất lƣợng sản phẩm than hoạt tính nhƣ hiệu hấp phụ cao so với phƣơng pháp than hóa biến tính thành than hoạt tính Mẫu than hoạt tính M3L100 – Mẫu than đƣợc tẩm ZnCl2 3M nhiệt độ 100oC cho hiệu suất hấp phụ cao mẫu than hoạt tính khác tổng hợp đƣợc, hiệu suất đạt cao tƣơng đƣơng với hiệu suất mẫu than hoạt tính thị trƣờng tiêu hấp phụ màu Xanh Metylen, hấp phụ nồng độ Mn2+ thông số COD Mẫu than hoạt tính M3L100 có cấu trúc xốp lỗ rỗng phát triển so với mẫu than hoạt tính tổng hợp đƣợc Với lƣợng than xử lý 0,5g mẫu than M3L100 cho hiệu suất hấp phụ màu anh Metylen đạt 99,82%; hiệu suất xử lý nồng độ Mn2+ dung dịch đạt 99,10%; hiệu suất xử lý COD đạt 77,43%; BOD5 đạt 33,45% độ đục đạt 34,71% mẫu nƣớc thải dệt nhuộm Các kết phân tích mẫu than M3L100 có hiệu suất hấp phụ tƣơng đƣơng với mẫu than hoạt tính thị trƣờng Từ việc tổng hợp đƣợc than hoạt tính từ loài ngoại lại xâm lấn Mai Dƣơng, tạo sản phẩm vật liệu hấp phụ ứng dụng vào xử lý nhiễm mơi trƣờng, có xử lý nhiễm nƣớc thải ngành dệt nhuộm Khuyến khích ngƣời dân diệt trừ Mai Dƣơng, góp phần nâng cao hiệu xử lý loài ngoại lai xâm lấn khỏi hệ sinh thái 67 5.2 Tồn Do thời gian thực khóa luận cịn hạn chế, việc tiến hành thí nghiệm địi hỏi nhiều thời gian, hƣớng nghiên cứu khóa luận cịn mới, chƣa có cơng trình nghiên cứu đề cập đến tổng hợp than hoạt tính từ Mai Dƣơng nên tài liệu tham khảo cịn hạn chế Khóa luận có số tồn sau: - Chƣa nghiên cứu đƣợc số yếu tố ảnh hƣởng đến trình hấp phụ nhƣ nhiệt độ, độ pH, thời gian hấp phụ, động lực học trình hấp phụ - Chƣa khảo sát đƣợc khả hấp phụ than hoạt tính mức nồng độ khác chất gây ô nhiễm khác - Chƣa khảo sát đƣợc khả thu hồi tái sử dụng vật liệu - Chƣa tính tốn đến hiệu kinh tế 5.3 Khuyến nghị Dựa nh ng nghiên cứu khóa luận, sở cho nghiên cứu sau tiếp tục nghiên cứu sâu hơn, mở rộng hoàn thiện Khắc phục nh ng tồn khóa luận - Nghiên cứu thêm phƣơng pháp tổng hợp than hoạt tính từ Mai Dƣơng đơn giản, khơng sử dụng nhiều hóa chất tốn nhƣ phƣơng pháp hoạt hóa hóa lý: dùng chất oxi hóa nhƣ nƣớc, dioxit cacbon làm tác nhân tác dụng với than nguyên liệu - Tiếp tục nghiên cứu khả hấp phụ than hoạt tính tổng hợp đƣợc chất khác nhƣ: NH4+, Cd2+, Fe2+ yếu tố ảnh hƣởng - Nghiên cứu xác định số đặc trƣng than hoạt tính nhƣ: diện tích bề mặt riêng, nhóm chức có bề mặt than - Tiếp tục nghiên cứu khả hấp phụ than hoạt tính tổng hợp từ Mai Dƣơng việc xử lý nguồn ô nhiễm nƣớc thải khác nhau, chất nhiễm dạng khí dạng 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt Bộ Tài nguyên Môi trƣờng (2008), QCVN 09: 2008 - Quy chu n kỹ thuật quốc gia chất lượng nước ngầm Bộ Tài nguyên Môi trƣờng (2015), QCVN 13: 2015 - Quy chu n kỹ thuật quốc gia nước thải cơng nghiệp dệt nhuộm Đồn Thị Thúy Ái (2013), Khảo sát khả hấp phụ chất màu Xanh Metylen môi trư ng nước vật liệu CoFe2O4/Bentonit, Khoa Tài nguyên Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Nơng nghiệp Hà Nội, Tạp chí Khoa học Phát triển 2013, Tập 11, số 2: 236-238 Trần Thị Anh (2009), Nghiên cứu xử lý toluene, etyl axetat, butyl axetat, ylem nước thải sơn than hoạt tính kết hợp với siêu âm, Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Minh Châu (2004), hiến lược phòng trừ Mai Dương, số 17 tháng 4/2004, thông tin khoa học Đại học An Giang Dƣơng Văn Chín, Mimosa pigra L.- loài cỏ nguy hiểm âm lấn đến hệ sinh thái nông nghiệp Việt Nam, Viện lúa đồng sông Cửu Long, Cờ Đỏ, Cần Thơ, Việt Nam Lê Huy Du (1982), Nghiên cứu cấu trúc xốp than hoạt tính ép viên hoạt hóa nước, ảnh hưởng th i gian hoạt hóa đến chất lượng than, Tạp chí Hóa học Nguyễn Thùy Dƣơng 2008 , Nghiên cứu khả hấp phụ số ion kim loại nặng vật liệu hấp phụ chế tạo từ vỏ lạc thăm dò khả lý môi trư ng Luận văn Thạc sĩ Hóa học, trƣờng Đại học Thái Nguyên Trịnh uân Đại (2013), Nghiên cứu biến tính than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ xử lý amoni kim loại nặng nước Luận văn Thạc sĩ Hóa học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội 10 Nguyễn Việt Đức, Nghiên cứu tổng hợp than hoạt tính từ tro trấu, Đồ án tốt nghiệp 11 Nguyễn Thị Hà, Hồ Thị Hòa (2008), Nghiên cứu hấp phụ màu/xử lý COD nước thải dệt nhuộm cacbon hoạt hóa chế tạo từ bụi bơng, 69 Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học Tự nhiên Công nghệ 24: 16-22 12 Nguyễn Thị Thu Hồng (2005), Nghiên cứu sử dụng Mai Dương (Mimosa Pigra L.) kh u phần dê thịt, số 23, tháng 9/2005, thông tin khoa học Đại học An Giang 13 Hà Tiến Mạnh (2011), Nghiên cứu ảnh hưởng th i gian hoạt hóa, lưu lượng nước đến chất lượng hiệu suất thu hồi than hoạt tính từ than gỗ Đước Luân văn Thạc sĩ Kỹ thuật, trƣờng Đại học Lâm Nghiệp 14 Bùi Văn Năng 2015 , Bài giảng “Phân tích mơi trư ng”, Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp 15 Bùi Văn Năng 2015 , Đề cƣơng “Thực hành phân tích mơi trư ng”, Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp 16 Nguyễn H u Phú (1998), Hấp phụ xúc tác bề mặt vật liệu vô Nhà xuất KHKT, Hà Nội 17 Phạm Ngọc Thanh (1987), Nghiên cứu sản xuất than hoạt tính từ phế liệu thực vật, Báo cáo tổng kết đề tài cấp bộ, trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội 18 Nguyễn Thị Thanh Tú (2010), Nghiên cứu khả hấp phụ metyl đỏ dung dịch nước vật liệu hấp phụ chế tạo từ bã mía thử nghiệm xử lý môi trư ng, Luận văn Thạc sĩ Hóa học, trƣờng Đại học Thái Nguyên, Thái Nguyên Tài liệu Tiếng Anh 19 Lonsdale, W.M.1992 The Biology of Mimosa pigra L In A guide to the management of Mimosa pigra, ed K.L.S Harley, CSIRO Canberra 8-32 20 Lonsdale, W.M 1993 Rates of spread of an invading species: Mimosa pigra in Northern Australia Journal of Ecology 81:513-521 21 Lonsdale, W.M., I.L Miller, I.W Forno 1995, Mimosa pigra L In: Biology of Australian Weeds (Grovers, R.H.; Shepherd, R.C.H and Richardson, R.G eds.) R.G Richardson, Melbourne.pp.169-188 70 Trang Web 22 http://congnghexanhviet.com 23 http://doc.edu.vn/tai-lieu 24 http://khoahoc.tv 25 http://khoahocphothong.com.vn/newspaper/detail/2049/ung-dung-trongnam-nham-kiem-soat-hiem-hoa-cay-mai-duong 26 http://luanvan.net.vn 27 http://nea.gov.vn 28 http://en.wikipedia.org//wiki/ Activated-carbon 29 http://sinhhocvietnam.com 30 http://tuoitre.vn/tin/giao-duc/khoa-hoc/20140914/dung-muoi-an-dietcay-mai-duong 31 http://www.thiennhien.net 32 http://vatlieuloc.vn/new/quytrinhsanxuatthanhoattinh 33 http://www.vacne.org.vn 34 http://vi.wikipedia.org/wiki/Mimosaa pigra 35 http://www.activated-carbon.com 36 http://webtailieu.org 37 http://vi.wikipedia.org/wiki/Kinhhienvidientuquet-SEM 38 http://www.khoahoc.tv/timkiem/kính+hiển+vi+điện+tử+SEM 39 http://www.2lua.vn/article/hiem-hoa-tu-cay-mai-duong/BáoQuảngTrị, 06/11/2014 71 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Một số hình ảnh trình thực nghiệm Ngun liệu mẫu Lị nung điện Mẫu than hoạt tính thu đƣợc Dung dịch Xanh Metylen sau hấp phụ mẫu than hoạt tính Dung dịch Mn2+ sau hấp phụ mẫu than hoạt tính 72 Phụ mẫu than hoạt tính Nƣớc thải dệt nhuộm sau xử lục lý QCVN 09: 2008/ BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất ƣợng nƣớc ngầm Bảng giá trị giới hạn thông số chất lƣợng nƣớc ngầm TT Thông số Đơn vị Giá t ị giới hạn pH 5,5 - 8,5 Độ cứng tính theo CaCO 3) mg/l 500 Chất rắn tổng số mg/l 1500 COD (KMnO4) mg/l Amơni (tính theo N) mg/l 0,1 mg/l 250 Clorua (Cl -) Florua (F-) mg/l 1,0 Nitrit (NO-2) (tính theo N) mg/l 1,0 Nitrat (NO-3) (tính theo N) mg/l 15 10 Sulfat (SO 2- ) mg/l 400 mg/l 0,01 12 Xianua (CN- ) Phenol mg/l 0,001 13 Asen (As) mg/l 0,05 14 Cadimi (Cd) mg/l 0,005 15 Chì (Pb) mg/l 0,01 16 Crom VI (Cr 6+ ) mg/l 0,05 17 Đồng Cu mg/l 1,0 18 Kẽm mg/l 3,0 11 n 73 19 Mangan (Mn) mg/l 0,5 20 Thuỷ ngân Hg mg/l 0,001 21 Sắt Fe mg/l 22 Selen (Se) mg/l 0,01 23 Tổng hoạt độ phóng xạ α Bq/l 0,1 24 Tổng hoạt độ phóng xạ β Bq/l 1,0 25 E – Coli MPN/100ml 26 Coliform MPN/100ml Không phát thấy Phụ lục QCVN 13: 2015/ BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia nƣớc thải công nghiệp dệt nhuộm Bảng 1: giá trị C để làm sở tính giá trị tối đa cho phép thông số ô nhiễm nƣớc thải công nghiệp dệt nhuộm Đơn vị Thông số TT Nhiệt độ pH Độ màu pH = BOD5 200C COD Giá t ị C A B C 40 40 - 6-9 5,5-9 Cơ sở Pt-Co 50 150 Cơ sở hoạt động Pt-Co 75 200 mg/l 30 50 mg/l 75 150 Cơ sở hoạt động mg/l 100 200 Cơ sở Tổng chất rắn lơ lửng TSS mg/l 50 100 Xyanua mg/l 0,07 0,1 Clo dƣ mg/l Crôm VI (Cr6+) mg/l 0,05 0,10 10 Tổng chất hoạt động bề mặt mg/l 10 Trong đó: 74 Cột A Bảng quy định giá trị C thông số ô nhiễm nƣớc thải công nghiệp dệt nhuộm xả nguồn nƣớc đƣợc dùng cho mục đích cấp nƣớc sinh hoạt; Cột B Bảng quy định giá trị C thông số ô nhiễm nƣớc thải công nghiệp dệt nhuộm xả nguồn nƣớc khơng dùng cho mục đích cấp nƣớc sinh hoạt; Mục đích sử dụng nguồn tiếp nhận nƣớc thải đƣợc xác định khu vực tiếp nhận nƣớc thải Kể từ ngày 01 tháng 01 năm 2020, áp dụng giá trị quy định cho sở tất sở dệt nhuộm 75 ... tính từ Mai Dương ứng dụng vào xử lý ô nhiễm nước? ?? giúp tìm hiểu rõ đặc tính Mai Dƣơng nhƣ than hoạt tính, từ đƣa phƣơng pháp tổng hợp than hoạt tính từ Mai Dƣơng, hiệu xử lý than hoạt tính từ Mai. .. nghiên cứu: Mục tiêu nghiên cứu khóa luận nhằm: - Nghiên cứu tổng hợp đƣợc than hoạt tính từ Mai Dƣơng; - Nghiên cứu ứng dụng than hoạt tính từ Mai Dƣơng vào xử lý môi trƣờng nƣớc Đối tƣợng nghiên. .. dung nghiên cứu Để thực mục tiêu trên, khóa luận lựa chọn số nội dung nghiên cứu sau: - Nghiên cứu tổng hợp than hoạt tính từ Mai Dƣơng; - Nghiên cứu ứng dụng than hoạt tính từ Mai Dƣơng vào xử lý