1. GIỚI THIỆU

Nước thải ngành công nghiệp dệt nhuộm có chứa nhiều chất gây ô nhiễm được thải ra ở giai đoạn nhuộm . Nước thải có độ màu cao. Việc xả thải trực tiếp vào các vùng như sông, hồ gây ảnh hưởng trực tiếp đến hệ sinh thái, cuộc sống của những người dân ở các vùng lân cận, [5]. Than hoạt tính được biết đến là một vật liệu có khả năng hấp phụ cao và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực bao gồm xử lý nước. Khả năng hấp phụ của than hoạt tính chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như đặc điểm kết cấu, nhóm chức, diện tích bề mặt, hàm lượng tro. Đặc điểm quan trọng nhất của than hoạt tính là bề mặt có thể biến tính thích hợp để thay đổi đặc điểm hấp phụ và làm cho than trở nên thích hợp hơn trong các ứng dụng đặc biệt [10]. Qua đó hướng nghiên cứu ứng dụng than hoạt tính được biến tính bằng tác nhân oxy hóa H2O2 được đề xuất nghiên cứu khảo sát khả năng hấp phụ của màu Methylen Blue trong nước thải dệt nhuộm.

2. THỰC NGHIỆM

2.1. Nguyên liệu

- Đối tượng nghiên cứu: Methyllen Blue - MB (C16H18CIN3S.3H2O - MB, 99%, Trung Quốc) có nồng độ 70 mg/L (tương ứng 449,67 Pt-Co được xác định theo TCVN 6185:2005).

- Hóa chất nghiên cứu: Na2HPO4.12H2O (Trung Quốc, 98%), KH2PO4 (Trung Quốc, 98%), H2O2 (Trung Quốc, 30%). HCl 1N (Trung Quốc).

- Vật liệu nghiên cứu: Vỏ hạt Maccadamia được thu hoạch tại tỉnh Lâm Đồng.

2.2. Phương pháp thực nghiệm

2.2.1. Thí nghiệm 1: Điều chế than biến tính bằng tác nhân H2O2 từ than hoạt tính với tác nhân H3PO4

Tiến hành thí nghiệm:

- Khảo sát nồng độ H2O2 từ 5 – 30% ảnh hưởng đến quá trình biến tính [11].

- Khảo sát thời gian lắc 0 – 48h ảnh hưởng đến quá trình biến tính [12].

Than biến tính được điều chế sẽ được thử độ hấp phụ Methylene Blue để chọn ra than biến tính tốt nhất.

2.2.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát khả năng xử lý màu Methylen Blue

Tiến hành thí nghiệm:

Nồng độ Methylene Blue: 70 mg/L [13].

Khảo sát pH xử lý tối ưu: pH của vật liệu than biến tính H2O2 từ than hoạt tính H3PO4 xử lý màu Methylene Blue được khảo sát từ 5 – 12 [14].

Khảo sát liều lượng tối ưu: Liều lượng xử lý của vật liệu than biến tính được khảo sát từ 0,05 – 2 g/L [15].

Khảo sát thời gian xử lý tối ưu: Thời gian xử lý MB của than biến tính được khảo sát từ 0 đến 120 phút.

2.3. Các phương pháp đánh giá

Xác định pH được đo trực tiếp bằng máy đo pH Mettler Toledo (2017)

Xác định độ màu theo TCVN 6185:2005.

Xác định chỉ số hấp phụ Methylen Blue theo tiêu chuẩn GB/T 12496.10 – 1999.

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Kết quả điều chế than biến tính từ than hoạt tính H3PO4

Hình 3.1. Kết quả xác định nồng độ tối ưu theo độ hấp phụ Methylen Blue

Kết quả nghiên cứu điều chế than biến tính với tác nhân H2O2 có khả năng hấp phụ cao hơn so với một số kết quả nghiên cứu của Hameed, B.H., et al, nghiên cứu sử dụng vỏ tỏi để hấp phụ màu MB đạt hiệu quả 82.64 mg/g; kết quả nghiên cứu [17] sử dụng lá trà đã đạt được độ hấp phụ là 85.16 mg/g, ngoài ra kết quả nghiên cứu về vỏ trấu đạt 40.59 mg/g và kết quả nghiên cứu về khả năng hấp phụ MB của vỏ cam đạt 18.6 mg/g hay kết quả nghiên cứu về vật liệu tro bay đạt 75.52 mg/g. Vậy kết quả nghiên cứu xác định nồng độ tối ưu tại 20%. Nhưng để điều chế ra than biến tính có khả năng hấp phụ tốt nhất cần tiếp tục khảo sát về thời gian ngâm lắc cho quá trình biến tính than bằng tác nhân H2O2.

3.2. Kết quả khảo sát khả năng xử lý của than biến tính trên màu Methylen Blue

3.2.1. Khảo sát pH thích hợp cho quá trình xử lý

Hình 3.4.  Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của pH lên hiệu suất xử lý màu MB

Kết quả nghiên cứu than biến tính thu được có khả năng xử lý cao hơn so với các kết quả nghiên cứu than hoạt tính làm từ mùn cưa của Garg et al. cho thấy tại pH = 8, hiệu suất loại bỏ màu của mùn cưa chỉ đạt 74%. Kết quả nghiên cứu than biến tính bằng tác nhân oxy hóa H2O2 có khả năng xử lý màu MB tốt nhất tại khoảng pH = 9 với khoảng liều lượng được nghiên cứu như sau.

3.2.2. Khảo sát liều lượng than biến tính thích hợp cho quá trình xử lý

Hình 3.5. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của liều lượng lên hiệu suất xử lý màu MB

Kết quả này cho thấy diện tích bề mặt tăng lên khi tăng liều lượng và từ đó tăng vị trí liên kết với các chất ô nhiễm nhiều hơn. Theo kết quả nghiên cứu cho thấy sau khi xuất hiện một liều lượng chất hấp thụ nhất định thì số lượng ion gắn với chất hấp phụ và lượng ion tự do bên ngoài vẫn không thay đổi kể cả khi bổ sung thêm lượng chất hấp phụ. Vậy than biến tính bằng tác nhân oxy hóa H2O2 có khả năng xử lý màu MB tốt nhất ở khoảng pH = 9, liều lượng xử lý màu là 1g/L với thời gian xử lý được nghiên cứu.

4. KẾT LUẬN

Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu than hoạt tính H3PO4 được điều chế từ vỏ Maccadamia và biến tính bằng tác nhân oxy hóa H2O2 với nồng độ 20% thời gian ngâm lắc 30h đạt độ hấp phụ MB lên tới 264.78 mg/g, tương ứng với hiệu suất xử lý màu MB tại pH = 9, lượng than thích hợp là 1g/L đạt 96.32% với thời gian xử lý tối ưu là 60 phút hiệu suất xử lý đạt 99.07% đối với nước thải màu Methylene Blue có nồng độ 70 mg/L. Vậy, than hoạt tính H3PO4 được điều chế từ vỏ Maccadamia và biến tính bằng H2O2 xử lý màu trong nước thải với hiệu suất cao và nghiên cứu có khả năng xử lý nước thải chứa kim loại nặng hướng nghiên cứu tiếp theo đối với vật liệu này.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

 [1] B. Y. Gao, Q.Y. Yue, Y. Wang, and W.Z. Zhou, "Color removal from dye-containing wastewater by magnesium chloride," Journal of Environmental Management, vol. 82, pp. 167-172, 2007.

 [2] V. K. Garg, M. Amita, R. Kumar, and R. Gupta, "Basic dye (methylene blue) removal from simulated wastewater by adsorption using Indian Rosewood sawdust: a timber industry waste," Dyes and pigments, vol. 63, pp. 243-250, 2004.

 [3] S. K. A. Solmaz, A. Birgul, G.E. Ustun, and T. Yonar, "Colour and COD removal from textile effluent by coagulation and advanced oxidation processes," Coloration Technology, vol. 122, pp. 102 – 109, 2006.

ĐÀO MINH TRUNG, LÝ THỊ NGUYÊN TRANG

Trường Đại học Thủ Dầu Một

NGUYỄN XUÂN DŨ

Trường Đại học Sài Gòn