phụ màu cña bïn than cacbon theo thêi gian
% hÊ p p hơ Thêi gian (phót)
TËn dơng mïn c-a gỗ sồi đà qua xử lý b»ng mi ®Ĩ hÊp phơ methylen xanh ®· đ-ợc nghiên cứu trong hệ thống mẻ và cố định đáy. F.A. Batzia và D.K. Sidiras (2007) đà mô phỏng mẻ và động lực cột của q trình hấp phụ metylen xanh lªn CaCl2, ZnCl2, MgCl2 và NaCl đ-ợc xử lý với mùn c-a gỗ sồi. Hiệu suất hấp thu đ-ợc tính theo ph-ơng trình Freundlich và hằng số Langmuir KL và giá trÞ hƯ sè hiƯu st hÊp thu đ-ợc xác định dựa vào mơ hình độ sâu đáy của Bohart và Adam cho thÊy hiƯu st xư lý cao h¬n.
Rajeev Jain vµ Shalini Sikarwar [www.sciencedirect.com] ®· chøng minh và nghiên cứu các ph-ơng pháp có chi phí thấp để loại bỏ màu trong n-ớc thải b»ng c¸ch sư dơng mïn c-a nh- lµ chÊt hÊp phơ. Mïn c-a ®· ®-ỵc tËn dơng thành công để loại bỏ thuèc nhuém Azo trong n-íc. ¶nh h-ëng cđa pH, nhiƯt độ, l-ợng chất hấp phụ, thời gian tiếp xúc, nồng độ chất bị hấp phụ, kích th-ớc phần tử đối với quá trình hấp phụ cũng đà đ-ợc nghiên cứu. Hằng số tốc độ riêng của các q trình đ-ợc tính bằng các thơng số động học. Mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir và Freundlich đ-ợc sử dụng để tính các thơng số nhiệt động học. Cùng với việc loại bỏ các hợp chất màu, COD trong n-ớc cũng giảm đáng kể.
Kunwar P. Singh, Amrita Malik, Priyanka Ojha vµ Sarita Sinha [www.sciencedirect.com] đà nghiên cứu tÝnh chÊt lý hoá ca cacbon hoạt tính đ-ợc chế tạo từ vỏ dừa (SAC và ATSAC). Cân bằng hấp phụ và động học của quá trình hấp phụ phenol và 2,4-dichlorophenol trong n-ớc cũng đ-ợc xem xét tại các nhiệt độ khác nhau (10, 25 vµ 400C). Sù hÊp phơ phenol vµ 2,4-dichlorophenol tăng khi tăng nhiệt độ. Cacbon đ-ợc chế t¹o tõ vá dõa qua xö lý b»ng axit (ATSAC) cho thÊy hiƯu st hÊp phơ phenol (0,53mmol/g) vµ 2,4-dichlorophenol (0,31mmol/g) t-ơng đối cao hơn so với cacbon đ-ợc tại ra thơng qua hoạt hố
b»ng nhiƯt víi hiƯu st hÊp thu t-¬ng øng là 0,36 và 0,20mmol/g đối với phenol vµ 2,4-dichlorophenol.
Tro đáy (coal-based bottom ash - CBBA) đ-ợc sử dụng làm chất hấp phụ để loại bỏ thuèc nhuém trong n-íc [Ali Riza Dincer, Yalcin Gunes vµ Nusret Karakaya, 2007]. Trong nghiên cứu này đà sử dụng CBBA để loại bỏ màu trong n-ớc thải tỉng hỵp chøa Vertigo Blue 49 (CI Blue 49) vµ Orange DNA 13 (CI Orange 13). ¶nh h-ëng cđa thêi gian tiếp xúc, nồng độ thuốc nhuộm ban đầu và pH tíi hiƯu qu¶ hÊp phơ đà đ-ợc khảo sát. pH th-ờng đ-ợc sử dụng để loại bỏ cả hai chất này là 7. Hiệu suất hấp thu của CBBA đối víi Vertigo Blue 49 vµ Orange DNA 13 lµ 13,51 vµ 4,54mg thuèc nhuém/g chÊt hÊp phơ.
A. Mendez, F. Fernandez vµ G. Gasco (2007) đà nghiên cứu việc loại bỏ malachit xanh trong n-íc sư dơng chÊt hấp phụ có thành phần cơ bản là cacbon thu đ-ợc từ sự nhiệt phân rác thải từ ngành công nghiệp giấy (waste material from paper industry - WMPI) và vỏ cây thơng (pipe bark - PB) ë 6500C. C¸c vËt liệu này đ-ợc trộn với dung dịch malachit xanh tại các nồng độ 100, 50, và 25mg/l và lắc trong 1h. Phần trăm malachit xanh bị loại bỏ cao hơn với các vật liệu đ-ợc chuẩn bị từ WMPI (gần 99%), so với PB (69,3-94,5%).
Amit Bhatnagar (2007) ®· tiÕn hành một nghiên cứu đầy đủ về các chất hấp phụ đ-ợc chế tạo từ một số chất thải công nghiệp để loại bỏ 2-bromphenol, 4-bromphenol vµ 2,4-bromphenol. HiƯu suÊt hÊp thu cao nhất lên các chất hấp phô chøa cacbon đ-ợc chế tạo từ cơng nghiệp phân bón là 40,7; 170,4 và 190,2mg/g đối víi 2-bromphenol, 4-bromphenol vµ 2,4-bromphenol. So víi c¸c chÊt hÊp phơ chøa cacbon, 3 chÊt hÊp phơ khác (cặn thải từ lị hơi, bụi và xỉ) hấp phơ bromphenol ë møc ®é thấp hơn khá nhiều. Điều đó đ-ợc cho là do c¸c chÊt hÊp phơ chøa cacbon xốp hơn và do đó có diện tích tiếp xóc lín h¬n.
Vinod K. Gupta, Alok Mittal, Lisha Kurup và Jyoti Mittal (2006) đà nghiên cứu vic loại bỏ erythrosine b»ng chÊt thải-lông gà. Erythrosine là một thuèc nhuém phæ biến và đ-ợc sử dụng réng r·i trong mü phÈm, thùc phÈm, thuèc và ngành thuộc da. Nghiên cứu cũng khảo sát ảnh h-ëng cđa pH, nång ®é thuốc nhuộm, nhiệt độ và hàm l-ợng chất hÊp phô. Sù hÊp phô erythrosine của lông gà mái t-ơng quan với đ-ờng đẳng nhiệt Freudlich và Langmuir (hình 2).
Mohammad Mainul Karim, Ajoy Kumar Das vµ Sang Hak Lee (2006) đà nghiên cứu sự hấp phụ các hợp chất màu trong n-ớc thải ngành thuộc da tại Bangladesh sư dơng cacbon hoạt tính dạng bột đ-ợc s¶n xuÊt tõ mét sè nguån thùc vËt bản địa qua q trình hoạt hố với ZnCl2. NhiƯt ®é tèi -u (500C), thêi gian tiÕp xóc tèi -u (30-40 phút) và hàm l-ợng chất hấp phụ (2g/l), cacbon ho¹t tÝnh tõ mïn c-a và cây dạ lan n-ớc cho hiệu suất loại bỏ các hợp chất màu trong n-ớc đáng kể. Hiệu suất hấp phụ đối với thuốc nhuộm hoạt tính cao hơn so với thuốc nhuộm phân tán. Điều này có thể đ-ợc giải thích là cacbon hoạt ho¸ do tÝnh axit cđa nã cã thĨ hấp phụ các phần tử thuèc nhuém ho¹t tÝnh tèt hơn với l-ợng lớn các nhóm chứa nitơ và -SO3Na trong cấu trúc.
% tá ch loạ i Hình 2. ảnh h-ëng cđa pH
lªn hiƯu st hÊp phơ erythrosine của lông gà
Tái chế chất thải rắn nông nghiệp lõi xơ dừa: nghiên cứu tiến hành loại bỏ anion, kim loại nặng, chất hữu cơ và thuốc nhuộm trong n-ớc bằng các hÊp phơ lªn cacbon tõ lõi xơ dừa đ-ợc hoạt hoá bằng ZnCl2.
C. Namasivayam và D. Sangeetha (2006) đà nghiên cứu sự hấp thu đối với các anion vô cơ: NO3-, SCN-, Se, Cr (VI), Va, SO42-, Mo, PO43- và các kim loại nặng nh- Ni(II), Hg(II), các chất hữu c¬: resorcinol, 4-nitrophenol, catechol, bisphenol A, 2-aminophenol, quinol, O-cresol, phenol vµ 2-chlorophenol, thuèc nhuém: methylen xanh, rhodamine B, direct ®á 12B, congo đỏ và các thuốc nhuém ho¹t tÝnh nh- procion ®á, procion da cam. §iỊu kiƯn tèi -u cho sù hÊp phụ khi nồng độ chất bị hấp phụ là 20mg/l.
V.K. Gupta, Alok Mittal, Lisha Krishnan vµ Jyoti Mittal (2006) đà nghiên cứu việc sử dụng hai loại rác thải: tro đáy từ nhà máy năng l-ợng và đậu t-ơng đà loại bỏ dầu, một loại rác thải nông nghiệp, làm chất hấp phụ để loại bỏ và thu håi thuèc nhuém tri-phenyl metan nguy hại là Brilliant Blue FCF. ViÖc thu hồi Brilliant FCF đ-ợc thực hiện bằng cách pha với NaOH tại pH=11.
Souvik Banerjee và M.G. Dastidar (2005) đà nghiên cứu khả năng sử dụng chất thải từ q trình chế biến đay (JPW) để xử lý n-íc th¶i nhiƠm thc nhm và các chất hữu cơ khác thải ra từ các hoạt động liên quan tới trồng đay và sản xuất vải. Hiệu suất loại bỏ cao nhất là 81,7% đạt đ-ợc đối với methylen xanh khi sư dơng JPW so víi 61% khi sư dơng cacbon hoạt tính dạng bột PAC (powdered activated carbon) và 40% khi sư dơng cacbon ho¹t tÝnh d¹ng hét GAC (granular activated carbon) trong cùng điều kiện. Khả năng hấp phụ của JPW phơ thc vµo nhiỊu thơng số nh- loại thuốc nhuộm, nồng độ thuốc nhuộm ban đầu, pH, và hàm l-ỵng chÊt hÊp phơ. Tuy nhiên, hiệu quả loại bỏ BOD vµ COD (33,3 vµ 13,8%) khi sư dơng JPW thấp hơn so với khi sử dụng GAC (75,6 và 71,1%).
Các chất thải tự nhiên chứa chitin đ-ợc sử dụng lµm chÊt hÊp phơ thc nhuộm. Nghiên cứu đ-ợc tiến hành theo mẻ và liên tục [S.A. Figueiredo và J.M. Loureiro vµ R.A. Boaventura, 2005]. Trong nghiªn cøu ®· sư dơng 3 lo¹i chất thải tự nhiên chứa chitin làm chất hấp phụ thuốc nhuộm: sò Anodonta (Anodonta cygnea), Sepia pen (Sepia oficinalis) vµ Squid pen (Loligo vulgaris). Các loại thuốc nhuộm đ-ợc nghiên cứu là: Cibacron xanh T3G-E (CI reactive green 12), vµ Solophenyl xanh BLE 1 55% (CI direct green 26). Nghiªn cứu cân bằng mẻ cho thấy khả năng hấp phụ của các vật liệu tăng sau khi có biện pháp xử lý hố học đơn giản và có chi phí thấp, làm tăng tính xốp và hàm l-ợng chitin t-ơng đối.
Mai mùc đ-ợc tận dụng để loại bá protein (kÝch th-íc: 0,50-1,41mm) lµ chÊt hÊp phơ cã hiƯu st cao nhất (0,27 và 0,037g/g t-ơng øng ®èi víi thc nhuộm hoạt hoá lại (reactive) và thuốc nhuộm trùc tiÕp (direct) ë 200C.
V.K. Garg, Moirangthem Amita, Rakesh Kumar vµ Renuka Gupta (2004) đà nghiên cứu hiệu quả cđa viƯc sư dơng mïn c-a gỗ sắc Dalbergia sissoo, đà đ-ợc xử lý tr-íc víi HCHO vµ H2SO4 để loại bỏ methylen xanh trong n-íc th¶i. HiƯu st hấp phụ cao tại những nồng độ thp ca methylen xanh. Gía trị pH tối -u là 7,0. Thêi gian hÊp phơ tèi -u lµ trong khoảng 30 phút sau khi bắt đầu thí nghiƯm.
V. K. Gupta, Suhas và Dinesh Mohan (2003) đà biến đổi than bùn từ các nhà máy sản xuất phân bón và xỉ lị hơi trong các nhà máy sản xuất thép thành các chÊt hÊp phơ cã chi phÝ thÊp. Nh÷ng chÊt hÊp phụ này đ-ợc sử dụng để loại bá thc nhm trong n-íc th¶i.
Rengaraj, Seung-Hyeon Moon vµ R. Sivabalan, Banumathi Arabindoo vµ V. Murugesan (2002) chuÈn bị cacbon hoạt tính từ vá c©y cao su (RSCC), mét loại chất thải nông nghiệp, để hấp phụ phenol trong dung dÞch. So víi cacbon
hoạt tính trên thị tr-ờng CAC, RSCC có khả năng hấp phụ cao hơn khoảng 2,25 lần.
Lo¹i bỏ thuốc nhuộm trong n-ớc thải bằng cách hấp phụ lên chất thải chứa hydroxit Fe (III)/Cr (III) [C. Namasivayam, R. Jeyakumar vµ R.T. Yamuna, 1994] đà nghiên cứu việc sử dụng chất thải rắn cơng nghiệp và nơng nghiệp nh- lµ chÊt hÊp phơ thay thÕ ®Ĩ xư lý mµu cđa n-íc. Rác thải chứa hydroxit Fe (III)/Cr (III) ph¸t sinh tõ qu¸ trình xử lý n-ớc thải chứa Cr (VI) từ các nhà máy sản xuất phân bón đ-ợc sử dụng để hấp phụ thuốc nhuộm đỏ congo trong n-íc. Sù hÊp phụ đạt hiệu suất cao nhất là 91% tại pH =3. Phần lớn thuốc nhuộm bị giữ lại bằng chất hấp phụ thông qua trao đi ion.
1.2.2. Tận dng vật liu thải ë ViƯt Nam
Hiện nay, ph-ơng pháp hấp phụ là một trong những kÜ thuËt xö lý chÊt thải, làm sạch môi tr-ờng đ-ợc ứng dụng rộng rÃi nhất. Ph-ơng pháp này có -u điểm là khả năng làm sạch cao, chất hấp phụ sau khi sử dụng đều có khả năng tái sinh nên làm hạ giá thµnh xư lý. NhiỊu lÜnh vùc m«i tr-êng nh- xư lý khÝ th¶i, làm sạch n-ớc để uống, xư lý n-íc th¶i sinh hoạt, xử lý n-ớc thải c«ng nghiƯp cđa những cơng trình có độ nhiƠm bÈn thÊp... ®· lùa chän, ¸p dơng ph-ơng pháp xử lý này. Các loại vật liệu hấp phụ đ-ợc sử dụng chủ yếu gồm có: than ho¹t tÝnh, silicagel, zeolit, sét, bentonit, diatomit, nhôm oxit, các chất hấp phơ polyme,... Tuy thc vµo bản chất của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ; tùy thuộc vào năng l-ợng t-ơng tác giữa chất hấp phụ và chất bị hÊp phơ mµ ta cã thể lựa chọn đ-ợc chất hấp phụ có dung l-ợng lớn, và khả năng hấp phụ chọn lọc đối với một chất bẩn nào đó.
cao. Tõ xa x-a nh©n d©n ta đà biết xây dựng bể lọc n-ớc ngầm từ cát, sái vµ than antraxit.
Mét sè cơng trình nghiên cứu xử lý kim loại nặng trong n-ớc ngầm bằng các vật liệu hấp phụ được công bố như “Xư lý ngn níc nhiƠm c¸c hãa chÊt diƯt cá gèc dinitrophenol bằng khoáng montmorillonits, Loại bỏ ion asen (V) trong n-íc ngÇm bằng các hợp chất của lantan, "Tách loại asen trong n-íc ngÇm b»ng hƯ thèng läc hÊp phơ sư dơng qng managan dioxit" [Nguyễn Thị Hà và nnk, 2006] v.v.
KÕt qu¶ của cơng trình nghiên cứu Điều chế than hoạt tính từ gáo dừa để hấp phụ các hợp chất phenol trong nước, và Điều chế than hoạt tính từ gáo dừa khảo sát khả năng hấp phụ xianua trong nước cho thÊy dung lỵng hÊp phơ cùc đại của loại than này đạt 1,82 mmol phenol/g than vµ 20,28 mmol CN-/g than.
Than hoạt tính và than oxi hãa lµ chÊt hÊp phơ đ-ợc sử dụng rất nhiều trong xö lý m«i tr-êng. ë ViƯt Nam việc điều chế, sản xuất vµ øng dơng than hoạt tính và than oxi hóa đ-ợc quan tâm và nghiên cứu từ những năm 60 của thế kû 20. §iỊu chÕ than hoạt tính và than oxi hóa từ những vật liệu thải có sẵn nh- bà mÝa, mïn c-a, g¸o dõa… Than hoạt tính và than oxi hóa có khả năng hấp phụ kim loại nặng. Than oxi hóa có thể trao đổi ion với kim loại kiềm thổ (Mg, Ca), c¸c ion chun tiÕp (Co, Ni, Fe), và các kim loại nặng khác (Cu, Pb, Zn…).
Vỏ tôm và cua đ-ợc sử dụng để xử lý kim loại nặng trong n-ớc do cã chøa chitin vµ chitosan. Các nghiên cứu cho thấy khả năng tái sử dụng nguồn rác thải sẵn có này vào xử lý n-ớc là rất hiệu quả. Q trình hấp thu hóa học xảy ra khá phức tạp không tuân theo thuyết Langmuir hay Freundlich. Vỏ tôm sau khi đ-ợc khư kho¸ng b»ng axit clohidric lo·ng trong cét ®Ĩ thu đ-ợc chitin, 96% canxi
dơng lo¹i bá Cu, Cr(III), Ni trong n-íc thải với nồng độ 20- 100mg/l rÊt hiÖu quả. Các nghiên cứu cho thấy rõ rệt nhất là chitin trong vỏ tơm có khả năng loại bỏ đ-ợc hơn 93 -98% Cu vµ Cr (III), Ni lµ 44- 70%. Chitosan trong vá cua có khả năng loại bỏ đ-ợc 82- 98% Ni(II) trong n-ớc thải.
Trấu đốt và trấu biến tính đ-ợc sử dụng để hấp phụ chì. Các nghiên cøu cho thÊy khả năng sử dụng hiệu quả trấu đốt và trấu biÕn tÝnh ®Ĩ hÊp phơ kim loại nặng (Pb2+).
Zeolite tù nhiªn đà qua sơ chế dạng aluminosilicate ngËm n-íc, cã cÊu trúc xốp và vỏ tôm cua (chitin thơ) có trong bà thải của ngành cơng nghiệp thủy sản đ-ợc sử dụng làm vật liệu hấp phụ kim loại nặng trong nghiên cứu này. Kết quả của nghiên cứu đà cho thấy rằng zeolite tự nhiên và chitin thơ, loại vật liệu hấp phụ P sẵn có rẻ tiền, có khả năng xử lý kim loại nặng chứa trong bùn thải víi hiƯu qu¶ cao. ¶nh h-ëng cđa c¸c u tè đến hiệu quả quá trình xử lý nh- thêi gian, ®é ẩm, và tỷ lệ trộn cũng đ-ợc nghiên cứu xác định. Kết quả thực nghiệm cho thÊy víi l-ỵng sư dơng zeolite 10% (theo l-ỵng khơ), trong hỗn hợp với bùn thải có độ ẩm 85%, thời gian xử lý 60 phút thì hiệu quả xử lý crom ở dạng linh động đạt đ-ợc là 61.751%. B-ớc đầu nghiên cứu sơ bộ với l-ợng chitin thô 10% (theo l-ợng khô) trong hỗn hợp với bùn thải có độ ẩm 81%, thêi gian xư lý 180 phút thì hiệu quả xử lý Pb ở dạng tổng đạt đ-ợc là 84,72% [Vũ Thị Mai, 2005].
C«ng nghệ bê tơng hố từ viƯc sư dơng phÕ th¶i tro trÊu lµm phơ gia do trÊu lµ mét trong những thải phẩm có khối l-ợng lớn trong sản xt n«ng nghiƯp. Mét trong các ph-ơng pháp xử lý là đốt trấu để giảm khối l-ợng và thể tích của nó. Nhóm nghiên cứu Bùi Danh Đại và cộng sự thuộc tr-ờng Đại Học Xây Dựng ®· chØ ra r»ng sư dơng tro trấu kết hợp phụ gia siêu dẻo để chế tạo bê tơng chất l-ợng cao là có cơ sở khoa học v ý ngha thc tin [V Thị Mai, 2005]..
Công nghƯ t¸i sư dơng phÕ thải trong quá trình sản xuất và khai thác đá xây dựng. Công nghiệp sản xuất đá đà thải ra mơi tr-ờng một l-ợng mạt đá v«i rÊt lín gây ảnh h-ởng nghiêm trọng đến môi tr-ờng và sức kh con ng-êi do đặc tính riêng biệt của đá vơi. Mặc dù chất thải này ch-a đ-ợc quan tâm và xử lý nh-ng theo dù tÝnh kinh phí xử lý là rất lớn. Do đó nghiên cứu tìm ra -u điểm của loại phế thải này ứng dụng vào công nghệ chế tạo bê tông trong xây dựng là một