Nghiên cứu sử dụng vật liệu từ vỏ thân cây chuối để xử lý một số chất ô nhiễm trong nước

LỜI CẢM ƠN Để đánh giá kết học tập sinh viên sau năm học hệ Đại học quy, thực chƣơng trình đào tạo Bộ Giáo dục đào tạo, Trƣờng Đại học Lâm nghiệp hƣớng dẫn tổ chức tốt nghiệp cho sinh viên K58 Đƣợc đồng ý Nhà trƣờng, Khoa Quản lý Tài nguyên rừng Môi trƣờng, môn Kĩ thuật môi trƣờng, cho phép em tiến hành thực khóa luận tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu sử dụng vật liệu từ vỏ thân Chuối để xử lý số chất ô nhiễm nước” Sau thời gian nghiên cứu thực nghiệm, đến khóa luận hoàn thành Lời đầu tiên, em xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu nhà trƣờng, trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, tạo môi trƣờng học tập tốt giúp chúng em học hỏi không lý thuyết, kiến thức chuyên môn mà cịn tạo mơi trƣờng hoạt động lành mạnh Em xin trân trọng cảm ơn quý thầy cô khoa Quản lý tài nguyên rừng môi trƣờng, Ban giám đốc, tồn thể cán cơng nhân viên Trung tâm phân tích mơi trƣờng, trƣờng Đại học Lâm Nghiệp tạo điều kiện tốt giúp em hồn thành khóa luận Cuối em xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Th.S Bùi Văn Năng cô CN Trần Thị Đăng Thúy, ngƣời ln nhiệt tình hƣớng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để em hồn thành tốt khóa luận Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 15 tháng năm 2017 Sinh viên Bùi Thị Giang i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH BẢNG v DANH MỤC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ix ĐẶT VẤN ĐỀ Chƣơng TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu Cây Chuối .3 1.1.1 Tên khoa học [28] .3 1.1.2 Phân loại loài chuối Việt Nam [6] 1.1.3 Đặc điểm hình thái chuối [26] 1.1.4 Điều kiện gieo trồng chuối [6] .10 1.1.5 Tình hình trồng chuối giới Việt Nam [26] 11 1.1.6 Ý nghĩa thực tiễn chuối [26] .12 1.1.7 Một số hƣớng nghiên cứu từ sản phẩm nông nghiệp .13 1.2 Một số phƣơng pháp điều chế vật liệu từ sinh khối thực vật .16 1.2.1 Chế tạo than hoạt tính .17 1.2.2 Biến tính hóa học 17 1.3 Giới thiệu phƣơng pháp hấp phụ 26 1.3.1 Các khái niệm 26 1.3.2 Các mơ hình q trình hấp phụ .28 Chƣơng MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 32 2.2 Đối tƣợng nghiên cứu .32 2.3 Nội dung nghiên cứu 32 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 33 ii 2.4.1 Phƣơng pháp kế thừa tài liệu 33 2.4.2 Phƣơng pháp lẫy mẫu chuối 33 2.4.3 Phƣơng pháp biến tính vật liệu từ vỏ thân Chuối .34 2.4.4 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm đánh giá khả hấp phụ vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối 34 2.4.5 Phƣơng pháp phân tích tiêu, thơng số ô nhiễm 34 2.5 Phƣơng pháp xử lý số liệu 37 Chƣơng THỰC NGHIỆM 38 3.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị thí nghiệm 38 3.1.1 Hóa chất 38 3.1.2 Dụng cụ thiết bị thí nghiệm 38 3.2 Thực nghiệm 39 3.2.1 Biến tính vật liệu từ Cây Chuối .39 3.2.2 Xác định khả hấp phụ Xanh Metylen dung dịch b ng mẫu vật liệu hấp phụ khác 40 3.2.3 Xác định khả hấp phụ Mn2+ nƣớc b ng mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối 43 3.2.4 Xác định khả hấp phụ Fe2+ nƣớc b ng mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối .45 3.2.5 Xác định khả xử lý nƣớc thải dệt nhuộm b ng mẫu vật liệu hấp phụ M0; M5; M10 46 Chƣơng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 48 4.1 Kết tổng hợp vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối 48 4.2 Kết khảo sát khả hấp phụ Xanh Methylen dung dịch b ng mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối 49 4.2.1 Kết xây dựng đƣơng chuẩn để định lƣợng hàm lƣợng Xanh Methylen mẫu nghiên cứu 49 4.2.2 Kết phân tích khả hấp phụ màu dung dịch Xanh methylen mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối .50 4.3 Kết khảo sát khả hấp phụ Mn2+ nƣớc b ng mẫu than hoạt tính .60 iii 4.3.1 Xây dựng đƣờng chuẩn Mn2+: .60 4.3.2 Kết phân tích Mn2+ sau xử lý b ng vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối: .61 4.3.3 Kết phân tích Mn2+ sau xử lý b ng mẫu M10 cực đại .62 4.4 Kết khảo sát khả hấp phụ Fe2+ nƣớc b ng mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối M0, M5, M10 64 4.4.1 Kết xây dựng đƣờng chuẩn Fe2+ .64 4.4.2 Kết phân tích khả hấp phụ Fe2+ nƣớc b ng mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối M0, M5, M10 64 4.5 Kết ứng dụng xử lý nƣớc thải dệt nhuộm b ng vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối .65 4.5.1 Kết phân tích thơng số COD ban đầu nƣớc thải dệt nhuộm khu công nghiệp dệt nhuộm xã Phùng Xá- huyện Mỹ Đức- Hà Nội .65 4.5.2 Kết phân tích khả xử lý COD nƣớc thải dệt nhuộm b ng vật liệu hấp phụ tử vỏ thân chuối 68 4.6 Đề xuất hƣớng ứng dụng 70 Chƣơng KẾT LUẬN –TỒN TẠI – KHYẾN NGHỊ 71 5.1 Kết luận 71 5.2 Tồn 73 5.3 Khuyến nghị .73 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BTNMT : Bộ tài nguyên môi trƣờng Chemicali Oxygen Demand COD : KLN : Kim loại nặng M0 : Mẫu chuối chƣa biến tính M5 : Mẫu chuối biến tính với NaOH 5% M10 : Mẫu chuối biến tính với NaOH 10% QCCP : Quy chuẩn cho phép QCVN : Quy chuẩn Việt Nam (Nhu cầu oxy hóa học) v DANH MỤC HÌNH BẢNG Bảng 1.3 : Đặc điểm ngoại hình hai loại chuối M acuminita M Balbisiana Bảng 3.1: Danh mục hóa chất cần thiết cho nghiên cứu 38 Bảng 3.2: Các mẫu vật liệu hấp phụ sau tổng hợp đƣợc từ Vỏ thân Chuối b ng phƣơng pháp biến tính vật liệu với NaOH .40 Bảng 4.1 Khối lƣợng mẫu trƣớc sau biến tính 48 Bảng 4.2: Kết xây dựng đƣờng chuẩn đo độ hấp thụ quang Xanh Methylen mức nồng độ khác 49 Bảng 4.3: Kết thời gian lắc tối ƣu M0: 147 vòng/phút nồng độ xanh methylen Co =10 mg/l .50 Bảng 4.4: Kết phân tích khả hấp phụ Xanh methylen nồng độ 5; 10; 15; 20; 40 mg/l mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối 52 Bảng 4.5: Kết ứng dụng mẫu M10 hấp phụ cực đại xanh methylen nồng độ khác .55 Bảng 4.6: Kết khảo sát dung lƣợng hấp phụ cực đại mấu M10 b ng phƣơng pháp động 57 Bảng 4.7: Kết phân tích Mn2+ sau xử lý b ng mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối 61 Bảng 4.8: Kết phân tích Mn2+ sau xử lý b ng mẫu hiệu suất hấp phụ lớn M10 62 Bảng 4.9: Kết phân tích khả hấp phụ Fe2+ nƣớc b ng mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối M0, M5, M10 64 Bảng 4.10: Kết phân tích mẫu nƣớc thải dệt nhuộm 67 Bảng 4.11: Kết phân tích nồng độ COD mẫu nƣớc thải dệt nhuộm ban đầu, sau xử lý b ng vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối 68 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Cây Chuối Hình : Phản ứng este hóa cellulose axit xitric 21 Hình 3: Sơ đồ phƣơng pháp biến tính polymer 22 Hình 4: Các nhóm chức ghép nối vào cellulose tạo vật liệu có nhiều đặc tính tốt [23] 25 Hình 5: Phƣơng pháp động hấp phụ Xanh methylene 41 Hình 6: Phƣơng pháp tĩnh hấp phụ dung lƣợng cực đại Xanh methylen 41 Hình 7: Kết biến tính vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối 49 Hình 8: Đƣờng chuẩn dung dịch xanh methylen 50 Hình 9: Biểu đồ thể hiệu suất hấp phụ nồng độ hấp phụ xanh methylen Co= 10 mg/l khảo sát thời gian lắc tối ƣu mẫu M0 51 Hình 10: Biểu đồ thể dung lƣợng hấp phụ mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ chuối M0, M5, M10 52 Hình 11: Biểu đồ thể nồng độ ban đầu hiệu suất xử lý mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối M0, M5, M10 53 Hình 12: Biểu đồ thể nồng độ ban đầu hiệu suất sau hấp phụ mẫu vật liệu hấp phụ tốt M10 nồng độ khác 55 Hình 13: Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir mẫu M10 xanh methylen 56 Hình 14: Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dạng tuyến tính mẫu M10 xanh methylen 56 Hình 15: Biểu đồ thể nồng độ sau hấp phụ hiệu suất hấp phụ dung lƣợng cực đại xanh methylen mẫu M10 theo phƣơng pháp tĩnh 59 Hình 16: Biểu đồ thể nồng độ sau hấp phụ hiệu suất hấp phụ dung lƣợng cực đại xanh methylen từ lần 17 đến lần 100 59 Hình 17: Biểu đồ thể nồng độ ban đầu Co hiệu suất hấp phụ Mn2+ mẫu hiệu suất hấp phụ tốt M10 62 vii Hình 18: Biểu đồ thể nồng độ ban đầu Co dung lƣợng hấp phụ Mn2+ cực đại mẫu hiệu suất hấp phụ lớn M10 63 Hình 19: Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir Mn2+ mẫu M10 64 Hình 20: Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ dạng tuyến tính Langmuir Mn2+ mẫu M10 64 Hình 21: Biểu đồ so sánh kết phân tích COD nƣớc thải dệt nhuộm với QCVN 13:2015/BTNMT 67 Hình 22: Biểu đồ thể nồng độ COD trƣớc sau xử lý b ng mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối hiệu suất xử lý COD 69 viii 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 sử dụng vật liệu từ vỏ thân Chuối để xử lý ô nhiễm nước” Sinh viên thực hiện: BÙI THỊ GIANG Giáo viên hƣớng dẫn: Th.S BÙI VĂN NĂNG CN TRẦN THỊ ĐĂNG THÚY Mục tiêu nghiên cứu: 4.1 Mục tiêu chung - Tận dụng sản phẩm nông nghiệp- vỏ thân chuối nh m mục đích xử lý nhiễm nƣớc giảm ô nhiễm môi trƣờng 4.2 Mục tiêu cụ thể - Đánh giá đƣợc khả hấp phụ ion kim loại nặng, chất hữu nƣớc vật liệu hấp phụ làm từ vỏ thân Chuối - Đề xuất hƣớng sử dụng vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối xử lý môi trƣờng Đối tƣợng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu: - Vỏ thân Cây Chuối Sứ, thành phần sản phẩm nông nghiệp - Dung dịch Xanh Metylen, dung dịch Fe2+, dung dịch Mn2+ nƣớc thải dệt nhuộm đƣợc sử dụng để đánh giá khả hấp phụ vỏ thân Chuối Phạm vi nghiên cứu: Thực nghiệm phịng thí nghiệm trƣờng Đại học Lâm Nghiệp ix Thời gian nghiên cứu: 13/2 đến 21/4/2017 Nội dung nghiên cứu Để thực mục tiêu trên, khóa luận lựa chọn số nội dung nghiên cứu sau: - Nghiên cứu biến tính vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối; - Nghiên cứu ứng dụng vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối vào xử lý môi trƣờng nƣớc: + Khảo sát khả xử lý chất màu hữu Xanh Metylen) nƣớc; + Khảo sát khả hấp phụ kim loại nặng Mn2+, Fe2+ ) nƣớc; + Khảo sát khả xử lý nƣớc thải dệt nhuộm - Đề xuất hƣớng sử dụng vỏ thân Chuối làm vật liệu hấp phụ xử lý môi trƣờng Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp kế thừa tài liệu; - Phƣơng pháp lấy mẫu Chuối; - Phƣơng pháp biến tính vật liệu Chuối; - 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 kết sau: - Đã tổng hợp biến tính từ sản phẩm nông nghiệp vỏ thân Chuối b ng phƣơng pháp biến tính với dung dịch NaOH 5%, NaOH 10% Thu đƣợc mẫu vật liệu hấp phụ là: mẫu chuối chƣa biến tính với NaoH-kí hiệu M0, mẫu chuối biến tính NaOH5%-kí hiệu M5, mẫu chuối biến tính NaOH10%- kí hiệu M10 sử dụng để hấp phụ xử lý màu Xanh Methylen, dung dịch Mn2+, dung dịch Fe2+ COD mẫu nƣớc thải dệt nhuộm x Bảng 4.10: Kết phân tích mẫu nước thải dệt nhuộm TT Thông số COD Đơn vị Kết mg/L 6720 QCVN 13:2015/BTNMT Giá trị C Cơ sở Cơ sở hoạt động A 75 100 B 150 200 Trong đó: Cột A 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 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; Nhận xét: Kết mẫu nƣớc thải dệt nhuộm tại khu công nghiệp dệt nhuộm xã Phùng Xá- huyện Mỹ Đức- Hà Nội sau phân tích số COD đƣợc so sánh với QCVN 13: 2015/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nƣớc thải công nghiệp dệt nhuộm Từ bảng 4.10, kết phân tích số ban đầu mẫu nƣớc thải cho thấy, hai tiêu COD mẫu nƣớc thải dệt nhuộm vƣợt QCCP nhiều lần Đặc biệt, nồng độ tiêu COD 6720 mg/L vƣợt 33.6 lần so với QCCP cột B, sở hoạt động Hình 21: Biểu đồ so sánh kết phân tích COD nước thải dệt nhuộm với QCVN 13:2015/BTNMT 67 Dựa vào kết COD đo đƣợc mẫu nƣớc thải dệt nhuộm, cho thấy nƣớc thải dệt nhuộm ô nhiễm chất hữu cơ, vƣợt giới hạn cho phép 4.5.2 Kết phân tích khả n ng xử lý COD nƣớc thải dệt nhuộm vật liệu hấp phụ tử vỏ thân chuối Cân xác 0,5 g mẫu M0; M5; M10 cho vào bình tam giác đựng sẵn 50ml nƣớc thải dệt nhuộm, lắc 60 phút, lọc qua giấy lọc  thu đƣợc mẫu nƣớc thải sau xử lý b ng mẫu than hoạt tính Mẫu nƣớc thải sau xử lý đƣợc đem phân tích tiêu COD mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối mẫu nƣớc thải dệt nhuộm 4.5.2.1 Kết phân tích khả xử lý COD mẫu vật liệu hấp phụ tử vỏ thân chuối - Pha loãng mẫu nƣớc thải dệt nhuộm trƣớc xử lý 10 lần, tiến hành bƣớc xác định COD nêu phần phƣơng pháp phân tích) thu đƣợc COD=672 mg/l, nƣớc thải dệt nhuộm ban đầu 6720 mg/l - Sử dụng khối lƣợng mẫu 0,5g, thể tích nƣớc thải dệt nhuộm để hấp phụ 50ml, nồng độ COD chƣa pha loãng 6720 mg/l Thu đƣợc kết sau: Bảng 4.11: Kết phân tích nồng độ COD mẫu nước thải dệt nhuộm ban đầu, sau xử lý vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối Mẫu M0 M5 M10 Nồng độ COD trƣớc hấp phụ Co (mg/l) 6720 Nồng độ COD s u hấp phụ Ccb (mg/L) Dung ƣợng hấp phụ củ mẫu q (mg/g) Hiệu suất xử lý (H%) 4800 19.2 28.57 1600 960 51.2 57.6 76.19 85.71 68 Hình 22: Biểu đồ thể nồng độ COD trước sau xử lý mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối hiệu suất xử lý COD Nhận xét: Từ kết thu đƣợc bảng 4.11 biểu đồ hình 22: Biểu đồ thể nồng độ COD trƣớc sau xử lý b ng mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối hiệu suất xử lý COD So sánh với QCVN 13: 2015/BTNMT- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nƣớc thải công nghiệp dệt nhuộm, cột B, sở sản xuất nồng độ cho phép COD 200 mg/l) cho thấy: + Khả xử lý COD mẫu nƣớc thải dệt nhuộm mẫu vật liệu hấp phụ khác khác Hiệu suất xử lý cao mẫu vật liệu hấp phụ M10 đạt 85.71%, nồng độ COD sau hấp phụ 960 mg/L lớn QCCP 4.8 lần + Mẫu M5 đạt 76.19%, nồng độ COD 1600 mg/L, lớn QCCP lần + Mẫu M0 đạt 28,57%, nồng độ COD sau hấp phụ 4800 (mg/L) lớn QCCP gấp 24 lần Kết luận: khả xử lý COD mẫu M10 đạt hiệu suất cao chiếm 85.71%, tiếp đến mẫu M5 chiếm 76.19%, cuối M0 đạt 28.57% Tuy nhiên nồng độ COD vƣợt ngƣỡng giới hạn cho phép nhiều lần Do vậy, khả ứng dụng hai mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ chuối ứng dụng xử lý nƣớc thải dệt nhuộm 69 4.6 Đề xuất hƣớng ứng dụng Với kết đạt đƣợc từ việc tổng hợp vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối nghiên cứu thử nghiệm ban đầu khả hấp phụ chất nhiễm có nƣớc , khóa luận tiền đề cho hƣớng nghiên cứu ứng dụng mở rộng, phát triển hoàn thiện thêm Em xin đƣa hƣớng áp dụng nhƣ sau: - Cây Chuối loại đƣợc trồng phổ biến nƣớc ta, sản phẩm từ chuối có ý nghĩa đặc biệt quan trọng ngƣời, gia súc môi trƣờng Tuy nhiên sản phẩm phụ từ Chuối nhƣ lá, thân, củ, vỏ chuối số lƣợng lớn với kinh tế xã hội phát triển, sản phẩm khơng đƣợc sử dụng triệt để, sản phẩm phân hủy ngồi tự nhiên Đã có nhiều nghiên cứu tận dụng sản phẩm rẻ tiền, có sẵn tự nhiên nhƣ vỏ chuối, mủ chuối để xử lý ô nhiễm nƣớc, để phát triển tiềm khóa luận lựa chọn vỏ thân Chuối làm vật liệu hấp phụ để xử lý số chất ô nhiễm nƣớc Đây đƣợc coi hƣớng phát triển đề tài - Vật liệu hấp phụ đƣợc tổng hợp từ vỏ thân Chuối ứng dụng công nghệ xử lý nƣớc thải ngành công nghiệp dệt nhuộm Dựa vào đặc tính vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối xốp, giúp xử lý chất hữu khó phân hủy COD, chất màu hữu xanhmethylen, ion kim loại nặng Mn2+, Fe2+ có nƣớc b ng cách hấp phụ - Ứng dụng vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối vào công nghệ xử lý nƣớc thải khác 70 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: Từ sản phẩm vỏ thân chuối, sau q trình biến tính với dung dịch NaOH tạo đƣợc mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối mẫu chuối biến tính NaOH 5% -kí hiệu M5, mẫu chuối biến tính NaOH 10%- kí hiệu M10 sử dụng mẫu nguyên liệu vỏ thân chuối mẫu đối chứng mẫu vật liệu hấp phụ Kết thu đƣợc từ phƣơng pháp cho thấy, mẫu vật liệu hấp phụ M10 hiệu hấp phụ chất ô nhiễm tốt nhất, M5 hiệu hấp phụ chất ô nhiễm đứng thứ 2, cuối mẫu vật liệu hấp phụ M0 có khả hấp phụ chất nhiễm nhiên hiệu xử lý không cao Từ cho ta thấy, nồng độ dung dịch NaOH ảnh hƣởng tới q trình hấp phụ chất nhiễm vật liệu Mẫu vật liệu hấp phụ M10 hiệu suất hấp phụ cao mẫu M5 M0 thơng qua q trình hấp phụ màu Xanh Methylen, hấp phụ nồng độ Mn2+ , hấp phụ Fe2+ thông số COD nƣớc thải dệt nhuộm Nguyên nhân dẫn tới thay đổi thành phần sợi từ vỏ thân chuối có chứa cenlullose, hemicellulose, lignhin thành phần ảnh hƣởng lớn đến tính chất sợi Qua q trình biến tính vật liệu từ vỏ thân chuối với NaOH với mục đích làm phá vỡ cấu trúc lignhin sinh khối, làm tăng mức độ phản ứng cenlullose, hemicellulose chất ô nhiễm Và tăng nồng độ NaOH khả xử lý lignhin tốt, mẫu M10 có khả xử lý tốt Qua trình thực nghiệm, ta thấy, mẫu vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối biến tính với NaOH khả xử lý ion kim loại nặng khác khác Khóa luận chƣa giải thích đƣợc hấp phụ Mn2+ tốt nhƣng hấp phụ Fe2+ không cao 71 Mẫu vật liệu hấp phụ M10, với lƣợng mẫu xử lý 0,5g mẫu M10 cho hiệu suất hấp phụ màu Xanh Metylen đạt 99,1% cao nhất, nồng độ Xanh Methylen hấp phụ = mg/L ; hiệu suất xử lý nồng độ Mn2+ dung dịch đạt 91.97% cao nhất, nồng độ nồng độ Mn2+ dung dịch hấp phụ = 3mg/L; hiệu suất xử lý COD đạt 85.57% nƣớc thải dệt nhuộm Mẫu M10 hiệu suất hấp phụ cao màu xanhmethylen nồng độ Mn2+ dung dịch, mẫu đƣợc ứng dụng để khảo sát khả hấp phụ cực đại: Khả hấp phụ xanhmethylen cực đại: Theo phƣơng pháp động (sử dụng máy lắc): thể tích hấp phụ = 50ml, khối lƣợng mẫu=0,5g, nồng độ 60, 80, 100, 500, 1000, 2000, 3000 khảo sát dung lƣợng hấp phụ theo đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir mô tả tốt (R2=0.8326 dạng tuyến tính thu đƣợc y =0.0021x+ 1.0967 R2 =0.0894 từ dung lƣợng hấp phụ cực đại 476 (mg/g) Theo phƣơng pháp tĩnh sử dụng cột hấp phụ nhồi bơng thủy tinh): lần lƣợt cho thể tích hấp phụ = 20ml chảy qua, khối lƣợng mẫu nhồi vào cột = 0,5g, nồng độ ban đầu = 10 mg/l, tốc độ chảy 0,75 phút/ml) thu đƣợc tổng thể tích 2000ml xanhmethylen sau hấp phụ, dung lƣợng hấp phụ tăng dần từ lần đến lần 18, giảm dần từ lần 18 đến lần 100 lần lƣợt 0377 đến 0.4 (mg/g) giảm dần 0.4 xuống 0.068 (mg/g) Khả hấp phụ Mn2+ cực đại: Theo phƣơng pháp động( sử dụng máy lắc): thể tích hấp phụ 50ml, khối lƣợng mẫu 0,5g, nồng độ Mn2+ khác từ 3-3000 mg/L, theo đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir mô tả tốt (R2=0,8107) dạng tuyến tính y=0.00126x+ 3.0453 R2=0.9584, từ dung lƣợng hấp phụ Mn2+ cực đại qmax= 79.37 (mg/g) tăng nồng độ hấp phụ ban đầu Cây Chuối đƣợc trồng phổ biến nhiều nơi nƣớc ta, có nhiều cơng dụng bổ ích cho sức khỏe, thức ăn cho gia súc cho giá trị kinh tế cao, sau thu hoạch, hầu nhƣ thân chuối đƣợc sử dụng cho chăn nuôi gia súc, 72 theo thời gian sử dụng hết thân chuối Vì lẽ đó, với mơi trƣờng ô nhiễm, đặc biệt ô nhiễm môi trƣờng nƣớc, việc tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối đơn giản, khuyến khích nhà mơi trƣờng ngƣời dân tận dụng để xử lý môi trƣờng hiệu rẻ tiền 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 biến tính vật liệu từ vỏ thân Chuối nên tài liệu tham khảo cịn hạn chế Khóa luận có số tồn sau: - Chƣa xác định đƣợc hàm lƣợng cacbon có vỏ thân Chuối - Chƣa giải thích đƣợc vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối hấp phụ tốt nồng độ Mn2+ dung dịch mà khả hấp phụ Fe2+ thấp - Chƣa nghiên cứu đƣợc số yếu tố ảnh hƣởng đến trình hấp phụ nhƣ nhiệt độ, độ pH, thời gian hấp phụ - Chƣa khảo sát đƣợc khả hấp phụ mẫu vật liệu hấp phụ khối lƣợng khác - Chƣa tính tốn đến hiệu kinh tế 5.3 Khuyến nghị Dựa nghiên cứu khóa luận, sở cho nghiên cứu sau tiếp tục nghiên cứu sâu hơn, mở rộng hoàn thiện Khắc phục tồn khóa luận - Tiếp tục nghiên cứu khả hấp phụ than hoạt tính tổng hợp đƣợc chất khác nhƣ: NH4+, Cd2+,Ni2+, Cu2+ yếu tố ảnh hƣởng - Tiếp tục nghiên cứu khả hấp phụ vật liệu hấp phụ từ vỏ thân chuối đƣợc việc xử lý nguồn ô nhiễm nƣớc thải khác nhau, chất ô nhiễm khác 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt Bộ Tài nguyên Môi trƣờng (2008), QCVN 09: 2008 - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lƣợng nƣớc ngầm Bộ Tài nguyên Môi trƣờng (2015), QCVN 13: 2015 - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nƣớc thải công nghiệp dệt nhuộm Đoàn Thị Thúy Ái (2013), “Khảo sát khả hấp phụ chất màu Xanh Metylen môi trường nước vật liệu CoFe2O4 Bentonit”, Khoa Tài nguyên Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Nông 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, xylem nước thải sơn than hoạt tính kết hợp với siêu âm”, Đồ án tốt nghiệp Lê Văn Cát 2002), Hấp phụ trao đổi ion kỹ thuật xử lý nước nước thải, NXB Thống kê, Hà Nội Huỳnh Nguyễn Thái Duy (2013), “Nghiên cứu sản xuất nectar chuối”, Đồ án tốt nghiệp, Hà Nội Phạm Văn Dinh 2015), “Nghiên cứu biến tính phụ ph m Đay làm vật liệu xử lý số kim loại nặng nước”,Luận văn thạc sĩ khoa học, Hà Nội Lê Thanh Hƣng, Phạm Thành Quân, Lê Minh Tâm, Nguyễn Xuân Thơm 2008), “Ngiên cứu khả hấp phụ trao đổi ion xơ dừa vỏ trấu biến tính”, Tạp chí Phát triển KH&CN, 11(08), tr 5-11 Lò Văn Huynh 2002), “Nghiên cứu sử dụng than hoạt tính để loại bổ số chất hữu mơi trường nước”, Luận án tiến sĩ Hóa học, Hà Nội 10 10 Hồng Nhâm (2003), Hóa học vơ cơ, tập 3, NXB Giáo dục 11 Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (2004), Giáo trình hóa lí, tập 2, NXB Giáo dục 12 Đặng Văn Phi 2012), “Nghiên cứu sử dụng vỏ chuối để hấp phụ số ion kim loại nặng nước”, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đà Nẵng Tài liệu Tiếng Anh 13 Ayhan Demirbas 2009), “Agricultural based activated carbons for the removal of dyes from aqueous solutions: A review”, Journal of Hazardous Materials, 167, pp 1–9 14 Bhattacharya A., Misra B.N (2004), “Grafting: a versatile means to modify polymers Techniques, factors and applications”, Prog Polym Sci., 29, pp 767– 814 15 David William O’Connell, Colin Birkinshaw, Thomas Francis O’Dwyer 2008); “Heavy metal adsorbents prepared from the modification of cellulose: A review”, Bioresource Technology, 99, pp 6709–6724 16 E.Clave., J Francois., L Billon., B De Jeco., M.F.Guimon (2004), “Crude and Modified Corncobs as cpmplexing Agents for water decontamination”, Journal of Applied Polymer Science, vol.91, pp.820-826 17 Joana M Dias, Maria C.M Alvim-Ferraz, Manuel F Almeida, José RiveraUtrilla, Manuel Sánchez-Polo (2007), “Waste materials for activated carbo preparation and its use in aqueous-p ase treatme t: A review”, Journal of Environmental Management, 85, pp 833-846 18 Kalia S., Sabaa M.W (2013), “Polysaccharide Based Graft Copolymes”, Verlag Berlin Heidelberg 19 Kamarul Izhan Bin Soh 2010), “Graft copol merizatio of met l met acr late o to rice sk”, Bachelor of Chemical Engineering thesis, Universiti Malaysia Pahang 20 Lee H V., Hamid S B A., Zain S K 2014), “Conversion of Lignocellulosic Biomass to Nanocellulose: Structure and Chemical Process”, The Scientiic World Journal, pp 1-20 21 Mehmet Emin Argun, Şükrü Dursun 2006), “Removal of heavy metal ions using chemically modified adsorbents”, J Int Environmental Application & Science, Vol 1(1-2), pp 27-40 22 Osvaldo Karnitz Jr., Leancho Vinicius Alves Alves Gurgel, Ju’lio Ce’sar Perin de Melo, Vagner Roberto Botaro, Tania Marcia Sacramento Melo, Rossimiriam Pereira de Freitas Girl, Laurent Frideric Girl (2007), “Adsorption of heavy metal ion from aqueous single metal solution by chemically modified sugarcane bagasse”, Bioresource Technology 98, pp 1291-1297 23 Sanna Hokkanen (2014), “Modified nano and microcellulose based adsorption materials in water treatment”, Thesis of Doctor of Science, Lappeenranta University of Technology 24 W.E Marshall, L.H Wartelle, D.E Boler, M.M Johns, C.A Toles (1999), “Enhanced metal adsorption by soybean hulls modified with citric acid”, Bioresource Technology 69, pp 263-268 25 Yamping Liu, Hong Hu 2008), “X-ray diffraction study of bamboo fibers treated with NaOH”, Fibers and polymes, 6), pp 735-739 Trang web 26 http://caytrongvatnuoi.com/cay-trong/dac-diem-cac-bo-phan-tren-cay-chuoi/ 27 http://locnuocvietmy.com/tin-tuc/xu-ly-nuoc-o-nhiem-sau-lu-bang-muchuoi.html 28 https://vi.wikipedia.org/wiki/Chu%E1%BB%91i PHỤ LỤC Phụ lục 1: Một số hình ảnh trình thực nghiệm Mẫu chuối nguyên liệu Dung dịch xanhmethylen 10 mg/L Máy lắc Máy lọc hút chân không Khảo sát thời gian lắc tối ƣu: 15’; 30; 60’ Phƣơng pháp động: Dung dịch xanhmethylen sau hấp phụ mẫu M0,M5, M10 C= 5-40 mg/L Mẫu M5 Mẫu M0 Mẫu M10 Phƣơng pháp động: Hấp phụ dung dịch xanhmethylen mẫu vật liệu hấp phụ tốt M10 nồng độ 60-4000 mg/L Phƣơng pháp tĩnh: Hấp phụ xanhmethylen cực đại mẫu M10 Hấp phụ ion kim loại nặng Dung dịch Mn2+ sau hấp phụ vật Dung dịch Fe2+ sau hấp phụ M0, liệu hấp phụ M0, M5, M10 nồng độ M5, M10 nồng độ 100 mg/l 10mg/L Dung dịch Mn2+ sau hấp phụ mẫu M10 Xử ý nƣớc thải dệt nhuộm Phụ lục 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 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Ph Độ cứng tính theo CaCO 3) Chất rắn tổng số COD (KMnO4) Amơni (tính theo N) Clorua (Cl-) Florua (F-) Nitrit (NO-2) (tính theo N) Nitrat (NO-3) (tính theo N) Sulfat (SO 2- ) Xianua (CN- ) Phenol Asen (As) Cadimi (Cd) Chì (Pb) Crom VI (Cr 6+ ) Đồng Cu) Kẽm Zn) Mangan (Mn) Thuỷ ngân Hg) Sắt Fe) Selen (Se) Tổng hoạt độ phóng xạ α Tổng hoạt độ phóng xạ β E – Coli 26 Coliform Đơn vị Giá trị giới hạn 5,5 - 8,5 mg/l 500 mg/l 1500 mg/l mg/l 0,1 mg/l 250 mg/l 1,0 mg/l 1,0 mg/l 15 mg/l 400 mg/l 0,01 mg/l 0,001 mg/l 0,05 mg/l 0,005 mg/l 0,01 mg/l 0,05 mg/l 1,0 mg/l 3,0 mg/l 0,5 mg/l 0,001 mg/l mg/l 0,01 Bq/l 0,1 Bq/l 1,0 MPN/100ml Không phát thấy MPN/100ml 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 TT Thông số Nhiệt độ pH Độ màu pH = 7) 10 Cơ sở Cơ sở hoạt động Đơn vị C Pt-Co Pt-Co BOD5 200C mg/l Cơ sở mg/l COD Cơ sở đ ng hoạt động mg/l Tổng chất rắn lơ lửng TSS) mg/l Xyanua mg/l Clo dƣ mg/l 6+ Crôm VI (Cr ) mg/l Tổng chất hoạt động bề mặt mg/l Giá trị C A B 40 40 6-9 5,5-9 50 150 75 30 75 100 50 0,07 0,05 200 50 150 200 100 0,1 0,10 10 Trong đó: 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 ... hiện: ? ?Nghiên cứu sử dụng vật liệu từ vỏ thân Chuối để xử lý số chất ô nhiễm nước? ?? Ngày nay, nhiều nhà khoa học nghiên cứu sử dụng vỏ chuối, mủ chuối để xử lý ô nhiễm môi trƣờng, để phát triển... sản phẩm nông nghiệp vỏ thân chuối để tạo vật liệu hấp phụ xử lý ô nhiễm nƣớc - Nghiên cứu ứng dụng vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Cây Chuối vào xử lý môi trƣờng nƣớc: + Khảo sát khả xử lý chất màu... số nội dung nghiên cứu sau: - Nghiên cứu biến tính vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối; - Nghiên cứu ứng dụng vật liệu hấp phụ từ vỏ thân Chuối vào xử lý môi trƣờng nƣớc: + Khảo sát khả xử lý chất