CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.4. Phương pháp hấp phụ
1.5.2. Nghiên cứu trong nước
Trên tạp chí Khoa học và Công nghệ lâm nghiệp số 2 - 2013, nhóm tác giả Dương Thị Bích Ngọc [7] đã tiến hành nghiên cứu tiến hành thí nghiệm khả năng hấp phụ methylen xanh của vật liệu hấp phụ (VLHP) được chế tạo từ 1g lõi ngô, 1g vỏ ngô trong các điều kiện thay đổi về thời gian, pH và nồng độ ô nhiễm methylen xanh. Theo thời gian, sau 20 phút hiệu suất hấp phụ methylen xanh của lõi ngô và vỏ ngô đã lên tới gần 98%. Quá trình hấp phụ methylen xanh đều đạt trên 96% trong khoảng pH rất rộng từ axit mạnh đến kiềm mạnh: lõi ngô từ 3 đến 11; vỏ ngô từ 3 đến 8,8. Khả năng hấp phụ của lõi ngô và vỏ ngô có xu hướng giảm nhẹ khi nồng độ methylen xanh tăng từ 200 mg/l đến 350 mg/l nhưng hiệu suất vẫn đạt trên 97%. Trong tất cả các điều kiện thí nghiệm của nghiên cứu, lõi ngô luôn cho dung lượng hấp phụ cân bằng cao hơn gần 2 lần so với vỏ ngô. Nghiên cứu đã bước đầu khẳng định VLHP từ lõi ngô và vỏ ngô, hai phế phẩm nông nghiệp phổ biến ở Việt Nam, có tiềm năng rất lớn trong xử lý ô nhiễm nước thải do thuốc nhuộm methylen xanh.
Nhóm tác giả Nguyễn Đắc Vinh (2007) [8], trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội đã nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm chứa chất nhuộm cation bằng phương pháp hấp phụ. Vật liệu hấp phụ được sử
22
dụng trong nghiên cứu là than hoạt tính và bentonite. Cấu trúc và đặc tính bề mặt của vật liệu hấp phụ được phân tích bằng cá kỹ thuật tiên tiến. Khả năng hấp phụ được đánh giá bằng mô hình đẳng nhiệt Langmuir. Kết quả nghiên cứu cho thấy, cả 2 loại vật liệu này đều có khả năng hấp thụ này tốt.
Tác giả Đặng Lê Minh Trí (2012) [9], trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội đã nghiên cứu hấp phụ thuốc nhuộm bằng chitosan khâu mạch bức xạ có nguồn gốc từ vỏ tôm. Nghiên cứu này áp dụng công nghệ bức xạ, một công nghệ mới, hiện đại, thân thiện môi trường nhằm tạo vật liệu hấp phụ từ chitosan có độ deacety hỏa thấp nhằm khử màu thuốc nhuộm hoạt tính. Các nghiên cứu về khả năng hấp phụ của hạt chitosan khâu mạch đối với Drimaren Red CL-5B trong mẫu nước chứa 0,2 g/L thuốc nhuộm này chỉ ra dung lượng hấp phụ cực đại và hiệu suất khử màu mẫu nước cao nhất đạt được với lượng vật liệu hấp phụ tương ứng là 1 g/L, và điều kiện hấp phụ tối ưu là pH= 6, nhiệt độ 30C. Khi đó, tốc độ hấp phụ sẽ tăng theo thời gian và cân bằng đạt được sau 72 giờ hấp phụ. Kết quả cũng cho thấy hạt chitosan khâu mạch với liều chiếu xạ 40 kGy, CH3 có khả năng hấp phụ cao nhất đối với Drimaren Red CL-5B. Các nghiên cứu về giải hấp phụ chỉ ra rằng hạt chitosan khâu mạch có thể được tái sử dụng sau quá trình giải hấp phụ khoảng 60 phút. Mặc dù lượng thuốc nhuộm giải hấp giảm nhanh xuống dưới 50% sau 4 chu kỳ giải hấp, vật liệu hấp phụ này có thể được tái sử dụng ít nhất 3 chu kỳ hấp phụ - tái hấp phụ.
Tác giả Nguyễn Thị Hà (2008) [10], trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội nghiên cứu hấp phụ màu/xử lý COD trong nước thải nhuộm bằng cacbon hoạt tính chế tạo từ bụi bông. Nghiên cứu này đã tận dụng bụi bông để chế tạo vật liệu hấp phụ ứng dụng trong xử lý màu (COD) của nước thải nhuộm. Các kết quả cho thấy xử lý hoạt hoá bụi bông bằng đốt với axit sunfuric đậm đặc là phù hợp và cho hiệu suất khá cao 70% (so với khối lượng của vật liệu thải thô). Kích thước hạt phù hợp là 0,25mm. Hiệu quả xử lý màu tính theo giá trị mật độ quang (D) và COD của cacbon hoạt hoá
23
từ bụi bông đạt tương ứng 75 và 97% ở pH tối ưu 7 - 8, tỉ lệ chất hữu cơ/vật liệu là 15mg/g, thời gian hấp phụ 15 phút ở hệ tĩnh và tốc độ dòng 0,6l/h ở hệ động. Đối với mẫu nước thải thực tế hiệu suất xử lý COD đạt 68% với điều kiện hấp phụ tối ưu nghiên cứu và tỉ lệ vật liệu hấp phụ/COD là 1g/40mg (COD giảm từ 800 xưống còn 256mg/l). Tăng thời gian tiếp xúc (hấp phụ) và giảm tỉ lệ COD/vật liệu hấp phụ có thể xem xét để tăng hiệu quả quá trình xử lý.
Tác giả Trần Thị Tú (2014) [1] đã nghiên cứu sử dụng than bùn để hấp phụ chất nhuộm màu. Than bùn là vật liệu rẻ và sẵn có ở tỉnh Thừa Thiên Huế. Bên cạnh đó, than bùn có khả năng hấp phụ một số chất ô nhiễm trong nước thải có chứa màu, kim loại nặng và chất hữu cơ. Nghiên cứu này tập trung đánh giá khả năng hấp phụ màu phẩm nhuộm trong dung dịch nước bằng than bùn Thừa Thiên Huế. Kết quả cho thấy than bùn có thành phần khoáng chủ yếu là dạng Quartz (SiO2 chiếm tới 78,8%) và ít tạp chất. Than bùn có cấu trúc dạng xốp, nhiều lỗ rỗng. Điểm điện tích không của than bùn từ 3,85 - 3,9. Than bùn dạng S có mức hấp phụ màu tối ưu tại pH= 3,7, thời gian tiếp xúc 90 phút, cỡ hạt d=0,15 - 0,22mm, liều hấp phụ 0,5g/50ml ở nhiệt độ 28oC. Hiệu suất loại màu phẩm nhuộm DV nồng độ 50mg/l đạt 79% về độ màu và 50% về COD, tuân theo mức B của QCVN 13:2008/BTNMT. Các phẩm màu khác (DB, DY và DR) có hiệu suất loại màu và COD thấp hơn 50%. Đồng thời, nghiên cứu động học hấp phụ phẩm nhuộm gốc azo trên than bùn dựa trên hấp phụ hoá học, tuân theo mô hình động học biểu kiến bậc 2 (loại 2). Dữ liệu hấp phụ cân bằng tuân theo mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich và Tempkin.
Nhóm tác giả Nguyễn Thị Thùy Trang [11] đã nghiên cứu đánh giá năng lực hấp phụ và ảnh hưởng của một số yếu tố đến năng lực hấp phụ màu trong nước thải dệt nhuộm của vật liệu diatomite phủ chitosan. Nghiên cứu tiến hành đánh giá năng lực hấp phụ màu nhuộm và một số các yếu tố ảnh hưởng đến năng lực hấp phụ của vật liệu như kích thước hạt vật liệu, tỷ lệ giữa lượng
24
vật liệu hấp phụ/ thể tích dung dịch hấp phụ, pH và thời gian hấp phụ cũng được nghiên cứu. Kết quả cho thấy kích thước hạt vật liệu càng nhỏ thì năng lực hấp phụ càng tăng; tỷ lệ khối lượng vật liệu (g)/thể tích dung dịch (ml) là 10% thì hiệu suất hấp phụ đạt được lớn 50%; pH trong khoảng từ 6 đến 9 không ảnh hưởng nhiều đến năng lực hấp phụ màu nhuộm của vật liệu; cân bằng hấp phụ đạt được ở thời gian hấp phụ là 70 phút và tải trọng hấp phụ màu nhuộm cực đại của vật liệu là 1,4 Pt-Co/g.
Nhóm tác giả Trịnh Bảo Sơn [12] nghiên cứu khử màu thuốc nhuộm trong nước thải dệt nhuộm bằng than trấu kết hợp với nano sắt hóa trị zero.
Than trấu, một loại than sinh học giàu carbon, có thể được biến tính với các thành phần hoạt hóa khác để nâng cao hiệu quả xử lý các hợp chất hữu cơ ô nhiễm trong môi trường. Trong nghiên cứu này, trấu được nung trong lò kín ở nhiệt độ 6000C để tạo ra than trấu (BC600). Than trấu tiếp tục được từ tính hóa để thu được sản phẩm trung gian là than trấu từ tính (BC600-mag). Sau cùng, nano sắt hóa trị zero (nZVI) được tổng hợp trên nền BC600-mag bằng phương pháp khử với chất khử mạnh NaBH4 để thu được sản phẩm cuối cùng là than trấu từ tính kết hợp nZVI (BC600-magnZVI). Các thí nghiệm dạng mẻ được thiết kế để đánh giá hiệu quả khử màu của BC600-mag-nZVI đối với nước thải dệt nhuộm (có độ màu ban đầu ~400 Pt-Co) của một số loại thuốc nhuộm hoạt tính phổ biến là vàng RY145, đỏ RR195 và xanh RB19. Kết quả cho thấy đối với màu vàng RY145 và đỏ RR195 thì hiệu quả khử màu tối ưu (nopt) đạt 95% và 93% ở liều lượng 0,50 và 1,50kg BC600-mag-nZVI/m3 nước thải dệt nhuộm, tương ứng với độ màu sau xử lý giảm còn 21 và 30 Pt- Co, đáp ứng được tiêu chuẩn xả thải theo cột A (≤ 50 Pt-Co) của QCVN 40:2011/BTNMT, trong khi với màu xanh RB19 thì nopt đạt đến 63% ở liều lượng 8,00 kg BC600-mag-nZVI/m3 nước thải dệt nhuộm, tương ứng với độ màu sau xử lý giảm còn 147 Pt-Co, đáp ứng được tiêu chuẩn xả thải theo cột B (≤ 150 Pt-Co) của QCVN 40:2011/BTNMT. Hơn nữa, khi gia tăng liều lượng BC600-mag-nZVI thì hiệu quả khử màu cũng tăng tương ứng, đạt gần
25
100 % đối với màu RY145 và RR195 và hơn 70 % đối với màu RB19. Điều này cho thấy than trấu biến tính với nZVI đã khử được đáng kể độ màu trong nước thải dệt nhuộm. Mặt khác, việc kết hợp nZVI lên nền than trấu có thể đã tạo ra sự phân bố các hạt nZVI trên bề mặt hạt than, do vậy đã hạn chế được khả năng kết khối của nZVI và đồng thời làm tăng khả năng phản ứng của vật liệu than trấu biến tính với nZVI. Nghiên cứu này đã mở ra hướng ứng dụng của than trấu biến tính với nZVI để xử lý độ màu trong nước thải dệt nhuộm.
26