Luận án tiến sĩ nghiên cứu chế tạo chất hấp phụ sinh học (bio adsorbent) từ vỏ quả cà phê để xử lý kim loại nặng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Đỗ Thủy Tiên NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CHẤT HẤP PHỤ SINH HỌC (BIO-ADSORBENT) TỪ VỎ QUẢ CÀ PHÊ ĐỂ XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƢỚC LUẬN ÁN TIẾN SĨ: KỸ THUẬT HĨA HỌC, VẬT LIỆU, LUYỆN KIM VÀ MƠI TRƢỜNG Hà Nội – 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Đỗ Thủy Tiên NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CHẤT HẤP PHỤ SINH HỌC (BIO-ADSORBENT) TỪ VỎ QUẢ CÀ PHÊ ĐỂ XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƢỚC Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trƣờng Mã số: 52 03 20 LUẬN ÁN TIẾN SĨ: KỸ THUẬT HÓA HỌC, VẬT LIỆU, LUYỆN KIM VÀ MÔI TRƢỜNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Ngô Kim Chi GS.TS Trịnh Văn Tuyên Hà Nội - 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi khơng trùng lặp với cơng trình khoa học khác Các số liệu, kết luận án trung thực chƣa sử dụng để bảo vệ học vị nào, chƣa đƣợc công bố tạp chí ngồi cơng trình tác giả Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Tác giả luận án Đỗ Thủy Tiên LỜI CẢM ƠN Lời với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc nhất, xin gửi lời cảm ơn tới GS.TS Trịnh Văn Tuyên PGS.TS Ngô Kim Chi – ngƣời tận tâm hƣớng dẫn khoa học, định hƣớng nghiên cứu, động viên, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô Viện Công nghệ Môi trƣờng – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam giảng dạy, bảo, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô Ban giám hiệu; Ban Chủ nhiệm Khoa Hóa học, bạn bè đồng nghiệp Khoa Hóa học – Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Hà Nội quan tâm, động viên, tạo điều kiện thuận lợi cho sở vật chất nhƣ thời gian để chuyên tâm nghiên cứu Tôi xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo cán Khoa Công nghệ Môi trƣờng, Học Viện Khoa học Công nghệ giúp đỡ thủ tục cần thiết q trình hồn thành luận án Cuối xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, ngƣời thân bạn bè ln chia sẻ, động viên tiếp sức cho tơi có thêm nghị lực để vững bƣớc vƣợt qua khó khăn sống để hồn thành luận án Nghiên cứu sinh Đỗ Thủy Tiên MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iii DANH MỤC KÝ HIỆU iv DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ vii MỞ ĐẦU .1 CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU .5 1.1 Tổng quan sản xuất chất hấp phụ sinh học từ biomass thải 1.1.1 Thành phần, tính chất tiềm sản xuất chất hấp phụ sinh học từ vỏ cà phê Việt Nam 1.1.2 Các phƣơng pháp sản xuất chất hấp phụ sinh học từ biomass thải 1.2 Tổng quan ô nhiễm kim loại nặng phƣơng pháp xử lý 16 1.2.1 Nguồn gốc phát sinh tác hại kim loại nặng 16 1.2.2 Các phƣơng pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng môi trƣờng nƣớc 20 1.2.3 Đặc điểm trình hấp phụ kim loại nặng VLHP 21 1.3 Giới thiệu vật liệu tổ hợp MnFe2O4/C .28 1.3.1 Vật liệu nano MnFe2O4 28 1.3.2 Vật liệu tổ hợp MnFe2O4/C 29 1.4 Tình hình nghiên cứu ứng dụng chất hấp phụ sinh học để xử lý ion kim loại nặng môi trƣờng nƣớc phƣơng pháp hấp phụ 30 1.4.1 Tình hình nghiên cứu giới 30 1.4.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 32 1.4.3 Nghiên cứu xử lý kim loại nặng vật liệu nano tổ hợp .34 CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu .37 2.2 Hóa chất thiết bị 37 2.3 Phƣơng pháp thực nghiệm .40 2.3.1 Xác định thành phần vỏ cà phê 42 2.3.2 Chế tạo than sinh học từ vỏ cà phê (Biochar) 43 2.3.3 Chế tạo than hoạt tính từ vỏ cà phê 44 2.3.4 Chế tạo vật liệu tổ hợp MnFe2O4/BC .46 2.3.5 Đánh giá khả hấp phụ kim loại nặng điều kiện tĩnh 48 2.4 Các phƣơng pháp nghiên cứu đặc trƣng cấu trúc vật liệu 49 2.5 Thực nghiệm xác định phƣơng trình hồi quy mô tả ảnh hƣởng đồng thời yếu tố đến hiệu suất hấp phụ Ni(II) than hoạt hóa HNO3 51 2.5.1 Giới thiệu quy hoạch thực nghiệm 51 2.5.2 Kế hoạch thực nghiệm bậc hai Box - Behnken 52 2.6 Thử nghiệm đánh giá khả hấp phụ ion kim loại nặng mơ hình hấp phụ động .56 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 58 3.1 Kết xác định thành phần vỏ cà phê 58 3.2 Nghiên cứu chế tạo than sinh học từ vỏ cà phê .59 3.2.1 Khảo sát trình phân hủy nhiệt vỏ cà phê 59 3.2.2 Xác định chế độ cơng nghệ than hóa vỏ cà phê 60 3.3 Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ cà phê .62 3.3.1 Khảo sát cấu trúc bề mặt than hoạt tính từ vỏ cà phê 62 3.3.2 Đánh giá khả hấp phụ Cr(VI) Ni(II) than hoạt tính với chất hoạt hóa H3PO4 66 3.3.3 Đánh giá khả hấp phụ Cr(VI) Ni(II) than hoạt tính với chất hoạt hóa HNO3 68 3.4 Nghiên cứu chế tạo vật liệu tổ hợp MnFe2O4/BC (MFO/BC) 70 3.4.1 Khảo sát cấu trúc bề mặt tính chất vật liệu tổ hợp MFO/BC 70 3.4.2 Đánh giá khả hấp phụ kim loại nặng Cr(VI) Ni(II) vật liệu tổ hợp MFO/BC 77 3.5 Xác định chế độ hấp phụ kim loại nặng Cr(VI) Ni(II) chất hấp phụ sinh học từ vỏ cà phê dạng tĩnh 79 3.5.1 Ảnh hƣởng pH 79 3.5.2 Ảnh hƣởng thời gian hấp phụ 81 3.5.3 Ảnh hƣởng hàm lƣợng chất hấp phụ 82 3.5.4 Ảnh hƣởng nồng độ dung dịch hấp phụ ban đầu .84 3.5 Nghiên cứu mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt 85 3.5.6 Nghiên cứu mơ hình động học hấp phụ VLHP 89 3.6 Lập ma trận kế hoạch thực nghiệm Box – Behnken .93 3.7 Khảo sát khả sử dụng than hoạt tính (ACB-30%) để chế tạo vật liệu tổ hợp MFO/AC 96 3.8 Thử nghiệm đánh giá khả hấp phụ ion kim loại nặng mơ hình hấp phụ động 100 3.8.1 Ảnh hƣởng lƣu lƣợng dòng chảy .101 3.8.2 Ảnh hƣởng khối lƣợng VLHP 102 3.8.3 Ảnh hƣởng nồng độ kim loại nặng 102 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .104 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO .107 PHẦN PHỤ LỤC 118 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt AC Activated cacbon Than hoạt tính AAS Atomic Absorption Spectrophotometric Quang phổ hấp thụ nguyên tử BNN&PTNT Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trƣờng BC Biochar Than sinh học BET Brunauer - Emmett - Đƣờng đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ Teller Nitơ Coffee husk Vỏ cà phê CH EDS FTIR Energy dispersive X-ray spectroscopy Phổ tán sắc lƣợng tia X Fourier Transform Infrared Quang phổ hồng ngoại biến đổi Spectroscopy Fourier KLN Kim loại nặng PPNN Phụ phẩm nông nghiệp QCVN Quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam SEM Scanning Electron Phƣơng pháp kính hiển vi điện tử quét Microscope TCVN UV-Vis Tiêu chuẩn Việt Nam Ultraviolet-Visible VLHP VSM WHO Quang phổ hấp thụ phân tử Vật liệu hấp phụ Vibrating Sample Magnetometer World Health Từ kế mẫu rung Tổ chức Y tế giới Organization XPS XRD cs X-ray Photoelectron Spectroscopy X-ray Diffraction Phổ huỳnh quang điện tử tia X Nhiễu xạ tia X Cộng DANH MỤC KÝ HIỆU Ý nghĩa Ký hiệu mẫu BC300-60 Vỏ cà phê than hóa nhiệt độ 300◦C 30 phút BC400-60 Vỏ cà phê than hóa nhiệt độ 400◦C 60 phút BC500-60 Vỏ cà phê than hóa nhiệt độ 500◦C 60 phút BC600-60 Vỏ cà phê than hóa nhiệt độ 600◦C 60 phút BC400-30 Vỏ cà phê than hóa nhiệt độ 400◦C 30 phút BC400-90 Vỏ cà phê than hóa nhiệt độ 400◦C 90 phút ACH-30% Vỏ cà phê hoạt hóa H3PO4 nồng độ 30% ACH-40% Vỏ cà phê hoạt hóa H3PO4 nồng độ 40% ACH-50% Vỏ cà phê hoạt hóa H3PO4 nồng độ 50% ACB-30% Than sinh học hoạt hóa H3PO4 nồng độ 30% ACB-40% Than sinh học hoạt hóa H3PO4 nồng độ 40% ACB-50% Than sinh học hoạt hóa H3PO4 nồng độ 50% ACH-1M Vỏ cà phê hoạt hóa HNO3 nồng độ 1M ACH-3M Vỏ cà phê hoạt hóa HNO3 nồng độ 3M ACH-5M Vỏ cà phê hoạt hóa HNO3 nồng độ 5M ACB-1M Than sinh học hoạt hóa HNO3 nồng độ 1M ACB-3M Than sinh học hoạt hóa HNO3 nồng độ 3M ACB-5M Than sinh học hoạt hóa HNO3 nồng độ 5M MFO MnFe2O4 MFO/BC Vật liệu tổ hợp MnFe2O4 than sinh học MFO/AC Vật liệu tổ hợp MnFe2O4 than hoạt tính MFO/BC-1,25 Vật liệu tổ hợp với tỷ lệ khối lƣợng MFO:BC 1:1,25 (g:g) MFO/BC-2,5 Vật liệu tổ hợp với tỷ lệ khối lƣợng MFO:BC 1:2,5 (g:g) MFO/BC-5 Vật liệu tổ hợp với tỷ lệ khối lƣợng MFO:BC 1:5 (g:g) MFO/BC-10 Vật liệu tổ hợp với tỷ lệ khối lƣợng MFO:BC 1:10 (g:g) MFO/AC-1,25 Vật liệu tổ hợp với tỷ lệ khối lƣợng MFO:AC 1:1,25 (g:g) MFO/AC-2,5 Vật liệu tổ hợp với tỷ lệ khối lƣợng MFO:AC 1:2,5 (g:g) MFO/AC-5 Vật liệu tổ hợp với tỷ lệ khối lƣợng MFO:AC 1:5 (g:g) MFO/AC-10 Vật liệu tổ hợp với tỷ lệ khối lƣợng MFO:AC 1:10 (g:g) DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Diện tích trồng sản lƣợng cà phê tỉnh Đắc Lắc .5 Bảng 1.2 Thành phần nguyên tố hóa học vỏ cà phê trồng tỉnh Đắc Lắc Bảng 1.3 Quá trình nhiệt phân tính chất biochar Bảng 1.4 Ƣu điểm nhƣợc điểm phƣơng pháp hoạt hóa than 11 Bảng 1.5 Phân loại lỗ rỗng theo chiều rộng chúng (IUPAC, 1972) 12 Bảng 1.6 Điều kiện tổng hợp than hoạt tính thu đƣợc từ tiền chất lignoxenluloza để loại bỏ kim loại nặng 15 Bảng 1.7 Giá trị giới hạn nồng độ ion kim loại Cr(VI) Ni(II) nƣớc thải công nghiệp 19 Bảng 1.8 Ƣu điểm hạn chế số phƣơng pháp xử lý nƣớc thải .20 Bảng 1.9 Mối tƣơng quan RL dạng mơ hình 25 Bảng 1.10 Kết nghiên cứu khả hấp phụ ion kim loại Cr(VI) Ni(II) môi trƣờng nƣớc chất hấp phụ 35 Bảng 2.1 Ký hiệu mẫu than sinh học từ vỏ cà phê nghiên cứu ảnh hƣởng nhiệt độ thời gian tạo than .44 Bảng 2.2 Ký hiệu tên mẫu than hoạt tính với chất hoạt hóa H3PO4 45 Bảng 2.3 Ký hiệu tên mẫu than hoạt tính với chất hoạt hóa HNO3 46 Bảng 2.4 Số thí nghiệm kế hoạch bậc hai Box – Behnken .53 Bảng 2.5 Giá trị số công thức tính hệ số hồi quy .53 Bảng 2.6 Khoảng biến thiên yếu tố ảnh hƣởng 54 Bảng 2.7 Ma trận kế hoạch hóa thực nghiệm Box – Behnken .55 Bảng 2.8 Một số tiêu nƣớc thải mạ điện Công ty Thiện Mĩ Vĩnh Phúc 56 Bảng 2.9 Bảng tổng hợp điều kiện cột hấp phụ 57 Bảng 3.1 Sự khác thành phần vỏ cà phê trồng tỉnh Đắc Lắc tỉnh Điện Biên .58 Bảng 3.2 Kết phân tích phổ hồng ngoại than sinh học than hoạt tính từ vỏ cà phê 64 Bảng 3.3 Giá trị pHpzc diện tích bề mặt riêng than sinh học, than hoạt tính từ vỏ cà phê 66 Bảng 3.4 Tổng hợp mẫu than hoạt tính đƣợc chọn 70 Bảng 3.5 Kết phân tích vật liệu phổ hồng ngoại FTIR than sinh học, vật liệu nano MFO vật liệu tổ hợp MFO/BC .71 Bảng 3.6 Giá trị pHpzc kết xác định diện tích bề mặt riêng vật liệu nano MnFe2O4 vật liệu tổ hợp MFO/BC .73 Bảng 3.7 Các thông số từ tính mẫu MFO MFO/BC chế tạo đƣợc 77 Bảng 3.8 Ký hiệu mẫu vật liệu tổ hợp đƣợc chọn 79 Bảng 3.9 Thống kê điều kiện tối ƣu cho trình hấp phụ Cr(VI) 85 Bảng 3.10 Thống kê điều kiện tối ƣu cho trình hấp phụ Ni(II) 85 Bảng 3.11 Các thơng số mơ hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir Freundlich VLHP 88 Bảng 3.12 Một số tham số mơ hình động học hấp phụ Cr (VI) VLHP nồng độ Co = 10 mg/L 91 Bảng 3.13 Một số tham số mô hình động học hấp phụ Ni(II) VLHP nồng độ Co = 10 mg/L 91 Bảng 3.14 Tốc độ hấp phụ ban đầu thời gian dung lƣợng hấp phụ đạt 50%qe, 99%qe Cr(VI) Ni(II) MFO/BC-2,5 .92 Bảng 3.15 Hiệu suất hấp phụ Ni(II) than hoạt tính biến tính HNO3 theo ma trận kế hoạch thực nghiệm Box – Behnken .93 Bảng 3.16 Kết phân tích phƣơng sai kế hoạch Box-Behnken Ni(II) 95 Bảng 3.17 Các tham số mơ hình động học hấp phụ Cr (VI) vật liệu tổ hợp nồng độ Co = mg/L 98 Bảng 3.18 So sánh số chất hấp phụ đƣợc sử dụng để loại bỏ Cr(VI) môi trƣờng nƣớc 100 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] M E Argun, S Dursun, C Ozdemir, and M Karatas, Heavy metal adsorption by modified oak sawdust: Thermodynamics and kinetics, J Hazard Mater, 2007, vol 141, no 1, pp 77–85 [2] H A Hegazi, Removal of heavy metals from wastewater using agricultural and industrial wastes as adsorbents, HBRC J., 2013, vol 9, no 3, pp 276– 282 [3] S S Ahluwalia and D Goyal, Microbial and plant derived biomass for removal of heavy metals from wastewater, Bioresour Technol., 2007, vol 98, no 12, pp 2243–2257 [4] Y Sag and T Kutsal, Biosorption of heavy metals by Zoogloea ramigera: use of adsorption isotherms and a comparison of biosorption characteristics, Chem Eng J Biochem Eng J., 1995, vol 60, no 1–3, pp 181–188 [5] E Bernard, a Jimoh, and J O Odigure, Heavy Metals Removal from Industrial Wastewater by Activated Carbon Prepared from Coconut Shell, Res J Chem Sci., 2013, vol 3, no 8, pp 3–9 [6] Bùi Minh Quý, Nghiên cứu tổng hợp compozit PANi phụ phẩm nông nghiệp để xử lý kim loại nặng Pb(II), Cr(VI) Cd(II), Luận án tiến sĩ hóa học, viện Hóa học – Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam, 2015 [7] https://cdn.vietnambiz.vn/stores/customer_file/dzungntk/072018/04/Bao_ cao_thi_truong _ca_phe_quy_II_2018, p 7, 2018 [8] Niên giám thống kê năm 2020, Cục thống kê tỉnh ĐăkLăk, 2020, Đắc Lắc [9] Ngô Kim Chi, Nghiên cứu mức độ biện pháp hạn chế phát thải khí nhà kính sản xuất cà phê Đắk Lắk, Báo cáo tổng kết đề tài khoa học công nghệ, Viện Hoá học HCTN - Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam, 2018 [10] A D Nguyen, T D Tran, and T P K Vo, Evaluation of Coffee Husk Compost for Improving Soil Fertility and Sustainable Coffee Production in Rural Central Highland of Vietnam, Resour Environ., 2013, vol 3(4), no 4, pp 77–82 [11] F Verheijen, S Jeffery, A.C Bastos, M van der Velde, I Diafas, Biochar 108 Application to Soils, JRC Scientific and Technical Reports, 2010 [12] Julian Lehmann Stephen Joseph, Biochar for Environmental Management, 2015 [13] L Giraldo and J C Moreno-Piraján, Novel Activated Carbon Monoliths for Methane Adsorption Obtained from Coffee Husks, Mater Sci Appl., 2011, vol 02, no 05, pp 331–339 [14] C Moreno-Castilla, M V López-Ramón, and F Carrasco-Marín, Changes in surface chemistry of activated carbons by wet oxidation, Carbon N Y., 2000, vol 38, no 14, pp 1995–2001 [15] J S Aznar, Characterization of activated carbon produced from coffee residues by chemical and physical activation., Master Thesis in Chemical Engineering Stockholm, KTH Chemical Science and Engineering, 2011 [16] J R Perrich, Activated Carbon Adsorption, Activated Carbon Adsorption for Wastewater Treatment, 2018, pp 41–60 [17] R Gottipati, Preparation and characterization of Micropous Activated Carbon from Biomass and its Application in the Removal of Chromium (VI) from Aueous phase, Doctor of Philosophy in Chemical Engineering, National Institute of Technology Rourkela, Odisha, 2012 [18] S Babel and T A Kurniawan, Low-cost adsorbents for heavy metals uptake from contaminated water: A review, J Hazard Mater.,2003, vol 97, no 1–3, pp 219–243 [19] J J Ternero-Hidalgo, J M Rosas, J Palomo, M J Valero-Romero, J Rodríguez-Mirasol, and T Cordero, Functionalization of activated carbons by HNO3 treatment: Influence of phosphorus surface groups, Carbon N Y., 2016, vol 101, pp 409–419 [20] Phan Đình Tuấn, Nghiên cứu cơng nghệ xử lý số loại nước thải than hoạt tính sản xuất từ trấu, Báo cáo tổng hợp kết khoa học công nghệ, Đại học Tài nguyên Mơi trƣờng TP.Hồ Chí Minh, 2016, TP Hồ Chí Minh [21] P Vinke, M van der Eijk, M Verbree, A F Voskamp, and H van Bekkum, Modification of the surfaces of a gasactivated carbon and a chemically activated carbon with nitric acid, hypochlorite, and ammonia, Carbon N Y., 1994, vol 32, no 4, pp 675–686 109 [22] C Y Yin, M K Aroua, and W M A W Daud, Review of modifications of activated carbon for enhancing contaminant uptakes from aqueous solutions, Sep Purif Technol., 2007, vol 52, no 3, pp 403–415 [23] A W P Fung, A M Rao, K Kuriyama, M S Dresselhaus, G Dresseliiaus, and M Endot, Characterization of Activated Carbon Fibers, 1990, vol 209 [24] F E Grousset, E Cortijo, S Huon, L Herv, T Richter, D Burdloff, J Duprat, and O Web, Zooming in on Heinrich layers, Paleoceanography, 2001, vol 16, no 3, pp 240–259 [25] E Schalscha B and I Ahumada T., Heavy metals in rivers and soils of central Chile, Water Sci Technol., 1998, vol 37, no 8, pp 251–255 [26] M del Rosario Moreno-Virgen, R Tovar-Gmez, D I., and A BonillaPetriciolet, Applications of Activated Carbons Obtained from Lignocellulosic Materials for the Wastewater Treatment, Lignocellul Precursors Used Synth Act Carbon - Charact Tech Appl Wastewater Treat., 2012, vol 4, pp 57-75 [27] M Ahmad et al., Biochar as a sorbent for contaminant management in soil and water: A review, Chemosphere, 2014, vol 99, pp 19–33 [28] Hồng Nhâm, Hố học vơ tập 3, NXB Giáo dục, 2003, Hà Nội [29] D Mohan and C U Pittman, Activated carbons and low cost adsorbents for remediation of tri- and hexavalent chromium from water, J Hazard Mater., 2006, vol 137, no 2, pp 762–811 [30] K Mulani, S Daniels, K Rajdeo, S Tambe, and N Chavan, Adsorption of Chromium(VI) from Aqueous Solutions by Coffee Polyphenol- Formaldehyde/Acetaldehyde Resins, J Polym., 2013, vol 2013, pp 1–11 [31] B Silva, H Figueiredo, C Quintelas, I C Neves, and T Tavares, Zeolites as supports for the biorecovery of hexavalent and trivalent chromium, Microporous Mesoporous Mater., 2008, vol 116, no 1–3, pp 555–560 [32] S Deng and R Bai, Removal of trivalent and hexavalent chromium with aminated polyacrylonitrile fibers: Performance and mechanisms, Water Res., 2004, vol 38, no 9, pp 2424–2432 [33] Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia nước thải công nghiệp - QCVN 40:2011/BTNMT, Bộ Tài nguyên Môi trƣờng, 2011, Hà Nội [34] Lê Văn Cát, Hấp phụ và trao đ ổi ion kĩ thuật xử lí nư ớc và nư ớc thải, 110 NXB Thống kê, 2002, Hà Nội [35] Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế, Giáo trình hóa lý tập 2, NXB Giáo dục, 2004, Hà Nội [36] Lan Huong Nguyen, Thi Mai Vu, Thi Trinh Le, Van Tuyen Trinh, Thi Pha Tran & Huu Tap Van, Ammonium removal from aqueous solutions by fixedbed column using corncob-based modified biochar, Environ Technol (United Kingdom), 2019, vol 40, no 6, pp 683–692 [37] H K Boparai, M Joseph, and D M O’Carroll, Kinetics and thermodynamics of cadmium ion removal by adsorption onto nano zerovalent iron particles, J Hazard Mater., 2011, vol 186, no 1, pp 458–465 [38] J Y Tseng et al., Kinetics and equilibrium of desorption removal of copper from magnetic polymer adsorbent, J Hazard Mater., 2009, vol 171, no 1–3, pp 370–377 [39] Y S Ho and A E Ofomaja, Pseudo-second-order model for lead ion sorption from aqueous solutions onto palm kernel fiber, J Hazard Mater., 2006, vol 129, no 1–3, pp 137–142 [40] Y S Ho and C C Wang, Pseudo-isotherms for the sorption of cadmium ion onto tree fern, Process Biochem., 2004, vol 39, no 6, pp 761–765 [41] Y S Ho and G McKay, A Comparison of chemisorption kinetic models applied to pollutant removal on various sorbents, Process Saf Environ Prot., 1998, vol 76, no 4, pp 332–340 [42] Vũ Ngọc Ban, Giáo trình thực tập Hóa lý, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, 2007, Hà Nội [43] A Kara and E Demirbel, Kinetic, isotherm and thermodynamic analysis on adsorption of Cr(VI) ions from aqueous solutions by synthesis and characterization of magnetic-poly (divinylbenzene-vinylimidazole) microbeads, Water Air Soil Pollut., 2012, vol 223, no 5, pp 2387–2403 [44] A Bhatnagar and A K Minocha, Biosorption optimization of nickel removal from water using Punica granatum peel waste, Colloids Surfaces B Biointerfaces, 2010, vol 76, no 2, pp 544–548 [45] L Yang et al., The investigation of synergistic and competitive interaction between dye Congo red and methyl blue on magnetic MnFe2O4, Chem Eng 111 J., 2014, vol 246, pp 88–96 [46] Z Z Chowdhury, S M Zain, and A K Rashid, Equilibrium isotherm modeling, kinetics and thermodynamics study for removal of lead from waste water, E-Journal Chem., 2011, vol 8, no 1, pp 333–339 [47] M Goodarz Naseri, E B Saion, and A Kamali, An Overview on Nanocrystalline ZnFe2O4, MnFe2O4, and CoFe2O4 Synthesized by a Thermal Treatment Method, ISRN Nanotechnol., 2012, vol 2012, pp 1–11 [48] R Wu and J Qu, Removal of water-soluble azo dye by the magnetic material MnFe2O4, J Chem Technol Biotechnol., 2005, vol 80, no 1, pp 20–27 [49] S Zhang, H Niu, Y Cai, X Zhao, and Y Shi, Arsenite and arsenate adsorption on coprecipitated bimetal oxide magnetic nanomaterials: MnFe2O4 and CoFe2O4, Chem Eng J., 2010, vol 158, no 3, pp 599–607 [50] X J Zhang et al., Enhanced microwave absorption property of reduced graphene oxide (RGO)-MnFe2O4 nanocomposites and polyvinylidene fluoride, ACS Appl Mater Interfaces, 2014, vol 6, no 10, pp 7471–7478 [51] Nguyễn Thị Tố Loan, Nguyễn Thị Thúy Hằng, Tổng hợp, nghiên cứu đặc trưng cấu trúc hoạt tính xúc tác oxit nano MnFe2O4, Tạp Chí Phân Tích Hóa, Lý Và Sinh Học, 2017, vol 22, pp 88–93 [52] J Wan, H P Deng, J Shi, L Zhou, and T Su, Synthesized magnetic manganese ferrite nanoparticles on activated carbon for sulfamethoxazole removal, Clean - Soil, Air, Water, 2014, vol 42, no 9, pp 1199–1207 [53] L Shao, Z Ren, G Zhang, and L Chen, Facile synthesis, characterization of a MnFe2O4/activated carbon magnetic composite and its effectiveness in tetracycline removal, Mater Chem Phys., 2012, vol 135, no 1, pp 16–24 [54] B B Zhang et al., Magnetic properties and adsorptive performance of manganese-zinc ferrites/activated carbon nanocomposites, J Solid State Chem., 2015, vol 221, pp 302–305 [55] H Shi, W Li, L Zhong, and C Xu, Methylene blue adsorption from aqueous solution by magnetic cellulose/graphene oxide composite: Equilibrium, kinetics, and thermodynamics, Ind Eng Chem Res., 2014, vol 53, no 3, pp 1108–1118 [56] P T L Huong et al., Magnetic iron oxide-carbon nanocomposites: Impacts 112 of carbon coating on the As(V) adsorption and inductive heating responses,” J Alloys Compd., 2018, vol 739, no 1, pp 139–148 [57] P T Lan Huong et al., Functional manganese ferrite/graphene oxide nanocomposites: Effects of graphene oxide on the adsorption mechanisms of organic MB dye and inorganic As(v) ions from aqueous solution, RSC Adv., 2018, vol 8, no 22, pp 12376–12389 [58] S Kumar et al, Graphene oxide-MnFe2O4 magnetic nanohybrids for efficient removal of lead and arsenic from water, ACS Appl Mater Interfaces, 2014, vol 6, no 20, pp 17426–17436 [59] T A Johnson, N Jain, H C Joshi, and S Prasad, Agricultural and agroprocessing wastes as low cost adsorbents for metal removal from wastewater: A review, J Sci Ind Res (India)., 2008, vol 67, no 9, pp 647–658 [60] P K Shrivastava and S K Gupta, Removal of Chromium from Waste Water by Adsorption Method Using Agricultural Waste Materials, Int J Chem Sci., 2015, vol 6, pp 2278–6015 [61] O A Ekpete, F Kpee, J C Amadi, and R B Rotimi, Adsorption of Chromium(VI) and Zinc(II) Ions on the Skin of Orange Peels (Citrus sinensis), J Nepal Chem Soc., 1970, vol 26, no VI, pp 31–39 [62] M El-Sadaawy and O Abdelwahab, Adsorptive removal of nickel from aqueous solutions by activated carbons from doum seed (Hyphaenethebaica) coat, Alexandria Eng J., 2014, vol 53, no 2, pp 399–408 [63] N Ahalya, R D Kanamadi, and T V Ramachandra, Removal of hexavalent chromium using coffee husk, Int J Environ Pollut., 2010, vol 43, no 1–3, pp 106–116 [64] L S Oliveira, A S Franca, T M Alves, and S D F Rocha, Evaluation of untreated coffee husks as potential biosorbents for treatment of dye contaminated waters, J Hazard Mater., 2008, vol 155, no 3, pp 507–512 [65] F Length, Adsorption of Heavy Metal Ions from Wastewater, Glob J Environ Sci Technol., 2014, vol 2, no 3, pp 20–28 [66] S Berhe, D Ayele, A Tadesse, and A Mulu, Adsorption Efficiency of Coffee Husk for Removal of Lead ( II ) from Industrial Effluents : Equilibrium and kinetic study, Int J Sci Res Publ., 2015, vol 5, no 9, pp 1–8 113 [67] B G Alhogbi and Z F Al-Enazi, Retention Profile of Zn2+ and Ni2+ Ions from Wastewater onto Coffee Husk: Kinetics and Thermodynamic Study, J Encapsulation Adsorpt Sci., 2018, vol 08, no 01, pp 1–17 [68] Trần Lệ Minh, Nghiên cứu xử lý kim loại nặng nước vật liệu nguồn gốc thực vật, Luận án tiến sĩ Công nghệ Môi trƣờng, ĐH Bách khoa Hà Nội, 2012, Hà Nội [69] Nguyễn Thị Thanh Hải, Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ sở biến tính than hoạt tính ứng dụng xử lý thủy ngân mơi trường nước, khơng khí, Luận án tiến sĩ kỹ thuật Môi trƣờng, viện Công nghệ Môi tƣờng – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, 2016, Hà Nội [70] Nguyễn Trung Dũng, Nguyễn Công Hào, Đánh giá khả hấp phụ kim loại nặng Cr6+ màu nước thải dệt nhuộm bã cà phê, Luận văn Thạc sỹ, Đại học kỹ thuật Cơng nghệ TP Hồ Chí Minh, 2014, TP HCM [71] L T T Thuy and L V Khu, Adsorption behavior of Pb ( II ) in aqueous solution using coffee husk-based activated carbon modified by nitric acid, American Journal of Engineering Research ( AJER ), 2016, no 4, pp 120– 129 [72] Lê Văn Khu, Lƣơng Thị Thu Thủy, Nghiên cứu khả hấp phụ Ni(II) dung dịch nước than hoạt tính chế tạo từ vỏ hạt cà phê, Tạp Chí Khoa học trƣờng ĐHSP Hà Nội, 2016, Vol 61, No 4, pp 50-57 [73] H Rui, R Xing, Z Xu, Y Hou, S Goo, and S Sun, Synthesis, functionalization, and biomedical applications of multifunctional magnetic nanoparticles, Adv Mater., 2010, vol 22, no 25, pp 2729–2742 [74] J Hu, I M C Lo, and G Chen, Fast removal and recovery of Cr(VI) using surface-modified jacobsite (MnFe2O4) nanoparticles, Langmuir, 2005, vol 21, no 24, pp 11173–11179 [75] Y C Sharma and V Srivastava, Comparative studies of removal of Cr(VI) and Ni(II) from aqueous solutions by magnetic nanoparticles, J Chem Eng Data, 2011, vol 56, no 4, pp 819–825 [76] N N Thinh et al., Magnetic chitosan nanoparticles for removal of Cr(VI) from aqueous solution, Mater Sci Eng C, 2013, vol 33, no 3, pp 1214– 1218 114 [77] N D Phu, P C Phong, N Chau, N H Luong, L H Hoang, and N H Hai, Arsenic removal from water by magnetic Fe1-xCox Fe2O4 and Fe1-yNiy Fe2O4 nanoparticles, J Exp Nanosci., 2009, vol 4, no 3, pp 253–258 [78] S P Dubey and K Gopal, Adsorption of chromium(VI) on low cost adsorbents derived from agricultural waste material: A comparative study, J Hazard Mater., 2007, vol 145, no 3, pp 465–470 [79] M Osińska, Removal of lead(II), copper(II), cobalt(II) and nickel(II) ions from aqueous solutions using carbon gels, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 2017, vol 81, no pp 678–692 [80] A Sluiter et al., NREL/TP-510-42618 analytical procedure - Determination of structural carbohydrates and lignin in Biomass, Lab Anal Proced., 2012, pp 1-18 [81] Vũ Thị Mai, Nghiên cứu chế tạo than biến tính từ lõi ngô định hướng ứng dụng xử lý amoni nước sinh hoạt, Luận án tiến sĩ Kỹ thuật môi trƣờng, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, 2018, Hà Nội [82] Phạm Thị Lan Hƣơng, Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano tổ hợp sở oxít sắt bon, định hướng ứng dụng xử lý ion As(V) xanh methylen nước, Luận án tiến sĩ khoa học vật liệu, ĐH Bách khoa Hà Nội, 2017, Hà Nội [83] N Fiol and I Villaescusa, Determination of sorbent point zero charge: Usefulness in sorption studies, Environ Chem Lett., 2009, vol 7, no 1, pp 79–84 [84] M Kosmulski, The pH dependent surface charging and points of zero charge VII Update, Adv Colloid Interface Sci., 2018, vol 251, pp 115–138 [85] Nguyễn Minh Tuyển, Quy hoạch thực nghiệm, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2005, Hà Nội [86] Phạm Hồng Hải, Ngô Kim Chi, Xử lý số liệu quy hoạch thực nghiệm nghiên cứu hóa học, NXB Khoa học Tự nhiên Công nghệ Hà Nội, 2007, Hà Nội [87] Trần Kim Liên, Phạm Hồng Hải, Đỗ Quang Kháng, Áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm nghiên cứu chế tạo vật liệu Blend ba cấu tử sở NBR – PVC – CR, Tạp chí Khoa học Công nghệ, 2011, vol 49, no 115 6, pp 39–45 [88] Trần Thị Bé Lan cs, Tối ưu hóa điều kiện transester hóa dầu dừa Ethanol xúc tác enzyme lipase từ candida rugosa porcine pancreas, Tạp chí Khoa học, 2012, pp 79–88 [89] Lý Huỳnh Liên Hƣơng, Nguyễn Thúy Hƣơng, Sử dụng ma trận Plackett Burman phương pháp đáp ứng bề mặt - phương án cấu trúc có tâm để tối ưu hóa số yếu tố ảnh hưởng đến sinh khối vi khuẩn Lactobacillus Acidophilus, Tạp chí Khoa học Phát triển Cơng nghệ, 2017, vol 17, no.K4-2014, pp 60-72 [90] Bùi Văn Hoài, Đào An Quang, Ngơ Đại Nghiệp, Tối ưu hóa q trình thủy phân Chitosan Enzyme Cellulase để tạo Chitooligosaccharide, Tạp chí Khoa học Phát triển Cơng nghệ, 2017, vol 20, no K3-2017, pp 74–82 [91] B L C Pereira, A D C O Carneiro, A M M L Carvalho, J L Colodette, A C Oliveira, and M P F Fontes, Influence of Chemical Composition of Eucalyptus Wood on Gravimetric Yield and Charcoal Properties, BioResources, 2013, vol 8, no 3, pp 4574–4592 [92] Hồ Sĩ Tráng, Cơ sở hóa học gỗ xenluloza, NXB Khoa học kỹ thuật, 2006, Hà Nội [93] W M A W Daud and W S W Ali, Comparison on pore development of activated carbon produced from palm shell and coconut shell, Bioresour Technol., 2004, vol 93, no 1, pp 63–69 [94] A Gani and I Naruse, Effect of cellulose and lignin content on pyrolysis and combustion characteristics for several types of biomass, Renew Energy, 2007, vol 32, no 4, pp 649–661 [95] M Asadieraghi and W M A Wan Daud, Characterization of lignocellulosic biomass thermal degradation and physiochemical structure: Effects of demineralization by diverse acid solutions, Energy Convers Manag., 2014, vol 82, pp 71–82 [96] L L Díaz-Moz, A Bonilla-Petriciolet, H E Reynel-Ávila, and D I Mendoza-Castillo, Sorption of heavy metal ions from aqueous solution using acid-treated avocado kernel seeds and its FTIR characterization, J Mol Liq., 2016, vol 215, pp 555–564 spectroscopy 116 [97] S M Yakout and G Sharaf El-Deen, Characterization of activated carbon prepared by phosphoric acid activation of olive stones, Arab J Chem., 2016, vol 9, pp S1155–S1162 [98] X Lu, J Jiang, K Sun, X Xie, and Y Hu, Surface modification, characterization and adsorptive properties of a coconut activated carbon, Appl Surf Sci., 2012, vol 258, no 20, pp 8247–8252 [99] D Borah, S Satokawa, S Kato, and T Kojima, Surface-modified carbon black for As(V) removal, J Colloid Interface Sci., 2008, vol 319, no 1, pp 53–62 [100] X Gai et al., Effects of feedstock and pyrolysis temperature on biochar adsorption of ammonium and nitrate, PLoS One, 2014, vol 9, no 12, pp 1– 19 [101] Y Nagakawa et al, Modification of the porous structure along the preparation of activated carbon monoliths with H3PO4 and ZnCl2, 2015, vol 3, pp 1–20 [102] S Joshi, M Kumar, S Chhoker, G Srivastava, M Jewariya, and V N Singh, Structural, magnetic, dielectric and optical properties of nickel ferrite nanoparticles synthesized by co-precipitation method, J Mol Struct., 2014, vol 1076, pp 55–62 [103] A Mary Jacintha, V Umapathy, P Neeraja, and S Rex Jeya Rajkumar, Synthesis and comparative studies of MnFe2O4 nanoparticles with different natural polymers by sol–gel method: structural, morphological, optical, magnetic, catalytic and biological activities, J Nanostructure Chem., 2017, vol 7, no 4, pp 375–387 [104] J Dui, G Zhu, and S Zhou, Facile and economical synthesis of large hollow ferrites and their applications in adsorption for as(V) and Cr(VI), ACS Appl Mater Interfaces, 2013, vol 5, no 20, pp 10081–10089 [105] Y Liu, N Zhang, C Yu, L Jiao, and J Chen, MnFe2O4@C Nanofibers as High-Performance Anode for Sodium-Ion Batteries, Nano Lett., 2016, vol 16, no 5, pp 3321–3328 [106] X Liu, Y Ma, Q Zhang, Z Zheng, L Sen Wang, and D L Peng, Facile synthesis of Fe3O4/C composites for broadband microwave absorption 117 properties, Appl Surf Sci., 2018, vol 445, pp 82–88 [107] Anh Tuan Vo, Van Phuong Nguyen, Abdelkader Ouakouak, Aileen Nieva, Bonifacio T Doma Jr., Hai Nguyen Tran and Huan-Ping Chao, Efficient Removal of Cr(VI) from Water by Biochar and Activated Carbon Prepared through Hydrothermal Carbonization and Pyrolysis: Adsorption-Coupled Reduction Mechanism, Water, 2019, 11, 1164; doi:10.3390/w11061164 [108] M S Mansour, M E Ossman, and H A Farag, Removal of Cd (II) ion from waste water by adsorption onto polyaniline coated on sawdust, Desalination, 2011, vol 272, no 1–3, pp 301–305 [109] K Kadirvelu, P Senthilkumar, K Thamaraiselvi, and V Subburam, Activated carbon prepared from biomass as adsorbent: Elimination of Ni(II) from aqueous solution, Bioresour Technol., 2002, vol 81, no 1, pp 87–90 [110] Y Xiao, H Liang, and Z Wang, MnFe2O4/chitosan nanocomposites as a recyclable adsorbent for the removal of hexavalent chromium, Mater Res Bull., 2013, vol 48, no 10, pp 3910–3915 [111] N Li, F Fu, J Lu, Z Ding, B Tang, and J Pang, Facile preparation of magnetic mesoporous MnFe2O4@SiO2−CTAB composites for Cr(VI) adsorption and reduction, Environ Pollut., 2017, vol 220, pp 1376–1385 [112] M Taghizadeh and S Hassanpour, Selective adsorption of Cr(VI) ions from aqueous solutions using a Cr(VI)-imprinted polymer supported by magnetic multiwall carbon nanotubes, Polymer (Guildf)., 2017, vol 132, pp 1–11 [113] K L Bhowmik, A Debnath, R K Nath, and B Saha, Synthesis of MnFe2O4 and Mn3O4 magnetic nano-composites with enhanced properties for adsorption of Cr(VI): Artificial neural network modeling, Water Sci Technol., 2017, vol 76, no 12, pp 3368–3378 [114] T Altun and H Ecevit, Cr ( VI ) removal using Fe2O3 -chitosan-cherry kernel shell pyrolytic charcoal composite beads, Korean Soc Environ Eng., 2019, vol 112, pp 1–36 [115] A Ahmadi, R Foroutan, H Esmaeili, and S Tamjidi, The role of bentonite clay and bentonite clay@MnFe2O4 composite and their physico-chemical properties on the removal of Cr(III) and Cr(VI) from aqueous media, Environ Sci Pollut Res., 2020, vol 27, no 12, pp 14044–14057 118 PHẦN PHỤ LỤC 119 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH pH TẠI ĐIỂM ĐẲNG ĐIỆN TÍCH (pHpzc) CỦA CÁC VLHP BC ∆pH -1 10 12 14 10 12 14 10 12 14 -2 -3 -4 -5 pHi ACB-30% ∆pH -1 pHi ACB-1M ∆pH -1 pHi 120 MFO ∆pH -1 10 12 14 10 12 14 -2 -3 pHi MFO/BC-2.5 ∆pH -1 -2 -3 -4 pHi 121 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH BỀ MẶT RIÊNG CỦA CÁC VLHP ... tạo đƣợc chất hấp phụ sinh học từ vỏ cà phê có khả cao xử lý ion kim loại nặng Cr(VI) Ni(II) nƣớc bị ô nhiễm Luận án ? ?Nghiên cứu chế tạo chất hấp phụ sinh học (bioadsorbent) từ vỏ cà phê để xử. .. ngơ Vỏ dừa Vỏ hạch Quả mơ /quả đào Vỏ hạt dẻ Vỏ hạt hồ đào Cơ chế hấp phụ ion kim loại than đƣợc tác giả nghiên cứu Điển hình nghiên cứu M.Ahmad cs chế hấp phụ ion kim loại than sinh học xử lý. .. ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Đỗ Thủy Tiên NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CHẤT HẤP PHỤ SINH HỌC (BIO- ADSORBENT) TỪ VỎ QUẢ CÀ PHÊ ĐỂ XỬ LÝ