Báo cáo tốt nghiệp Nghiên cứu điều chế Nano than biến tính bằng H2O2 kết hợp với sắt hóa trị zero từ vỏ hạt Maccadia để xử lý màu Methylene Orange

Luận Văn Group viết thuê luận văn thạc sĩ,chuyên đề,khóa luận tốt nghiệp, báo cáo thực
tập, Assignment, Essay
Zalo/Sdt 0967 538 624/ 0886 091 915 Website:lamluanvan.net
TR ỜN C T D U M T
K OAK OA C QUẢN LÝ
BÁO CÁO TỐT N ỆP
ỀTÀ :
NÊN CỨU ỨN DỤN NANO T AN
MACCADAM A B ẾN TÍN BẰN 2O2 KẾT ỢP VỚ
SẮT ÓA TRỊ ZERO Ể XỬ LÝ MÀU
METHYLENE ORANGE.
Sinh viên thực hiện: Quách Vân An
Lớp: D17MTKT
Khoá: 2017-2021
Ngành: Khoa học môi trường
Giảng viên hướng dẫn: TS. ào Minh Trung
ăm 2020

TR ỜN
K OAK OA
CT DUM C
QUẢN LÝ
T
BÁO CÁO TỐT N ỆP
ỀTÀ :
NÊN CỨU ỨN DỤN NANO T AN
MACCADAM A B ẾN TÍN BẰN 2O2 KẾT ỢP VỚ
SẮT ÓA TRỊ ZERO Ể XỬ LÝ MÀU MET YLENE
ORANGE.
iáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện
Lớp: D17MTKT
MSSV: 1724403010002
TS Đào Mi Tru Quách Vân An
ăm

Nghiên cứu điều chế Nano than biến tính bằng H2O2 kết hợp với sắt hóa trị
zero từ vỏ hạt Maccadia để xử lý màu Methylene Orange.
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xim cam đoan đây là nghiên cứu của riêng tôi.
Mọi số liệu, dữ liệu sử dụng trong nghiên cứu đều được trích dẫn rõ
ràng, trung thực. Kết quả của nghiên cứu cũng chưa từng được công bố
trong bất cứ nghiên cứu nào khác.
TÁC GIẢ
Quách Vân An

Trang i

Luận Văn Group viết thuê luận văn thạc sĩ,chuyên đề,khóa luận tốt nghiệp, báo cáo thực tập,
Assignment, Essay
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên con xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến Cha Mẹ đã
tạo điều kiện học tập và nuôi dưỡng con trong suốt thời gian qua. Giúp con
có thêm sự tự tin và là chỗ dựa vững chắc, để con có thể tiếp tục ngồi trên
ghế giảng đường và tiếp thu kiến thức cho đến ngày hôm nay.
Để hoàn thành cuốn thực tập này em cũng không quên gửi lời cảm ơn
chân thành Ban giám hiệu Trường Đại Học Thủ Dầu Một, Thầy Cô trong
Khoa Khoa Học Quản Lý đã truyền thụ những kiến thức bổ ích và tạo điều
kiện thuận lợi cho em học tập.
Đặc biệt em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến giảng viên TS. Đào
Minh Trung đã hướng dẫn hết sức tận tình trong thời gian em thực hiện đề
tài, để em hoàn thành bài báo cáo được tốt hơn.
Em cũng xin chân thành cảm ơn thầy cô trong trung tâm nghiên cứu
thực nghiệm Trường Đại Học Thủ Dầu Một đã giúp đỡ em trong quá trình
thực hiện báo cáo tại trường.
Cuối cùng xin cảm ơn bạn bè, anh, chị của Tôi đã luôn sát cánh, ủng
hộ, động viên, chia sẻ và giúp đỡ Tôi trong suốt quá trình học tập và làm đề
tài. Đồng thời, Tôi xin cảm ơn các tác giả của các tài liệu mà Tôi đã học
tập, tham khảo và trích dẫn.
Trong quá trình hoàn thành bài báo cáo này, tuy nhiên không thể tránh
khỏi những sai sót do những hạn chế về kinh nghiệm và kiến thức. Em rất
mong được sự chỉ bảo và đóng góp của quý thầy cô để bài báo cáo được
hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Bình Dương, ngày tháng năm 2020
Sinh viên thực hiện
Quách Vân An

Assignment, Essay
Trang ii

MỤC LỤC
MỤC LỤC.............................................................................................. iii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT............................................................... vii
DANH MỤC BẢNG............................................................................ viii
DANH MỤC HÌNH................................................................................ix
TÓM TẮT ................................................................................................x
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU....................................................................1
1.1. Tính cần thiết của đề tài ................................................................1
1.2. Mục tiêu đề tài ................................................................................1
1.3. Đối tượng nghiên cứu.....................................................................2
1.4. Phạm vi nghiên cứu........................................................................2
1.5. Cách tiếp cận...................................................................................2
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN...................................................................3
2.1. Tổng quan về ngành dệt nhuộm:..................................................3
2.1.1. Đặc tính nước thải dệt nhuộm...................................................3
2.1.2. Tổng quan về các loại thuốc nhuộm.........................................4
2.1.2.1. Khái niệm về thuốc nhuộm .................................................4
2.1.2.2. Các loại thuốc nhuộm thường dùng ...................................4
2.1.3. Ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm trong nước thải ngành dệt
nhuộm........................................................................................5
2.2. Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải..............................5
2.2.1. Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học. ..........................5
2.2.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học.........................6
2.2.3. Phương pháp keo tụ, tạo bông ...............................................7
2.2.4. Phương pháp oxy hóa nâng cao...........................................12
a. Qúa trình fenton......................................................................12
b. Các quá trình oxy hóa nâng cao trên cơ sở ozon...................14
c. Qúa trình peroxon...................................................................14
d. Qúa trình catazon ...................................................................15

2.2.5. Phương pháp hấp phụ ..........................................................16
Trang iii

2.2.5.1. Hiện tượng hấp phụ.......................................................16
2.2.5.2. Giải hấp phụ..................................................................17
2.2.5.3. Dung lượng và hiệu suất hấp phụ .................................18
2.2.5.4. Đặc tính của chất hấp phụ.............................................20
2.3. Tổng quan về Mắc-ca...................................................................21
2.4. Tổng quan về than hoạt tính .......................................................22
2.4.1. Khái niệm................................................................................22
2.4.2. Đặc điểm của than hoạt tính ...................................................22
2.4.3. Cơ chế của than hoạt tính........................................................22
2.4.4. Ứng dụng của than hoạt tính...................................................23
2.5. Tổng quan về vật liệu Nano.........................................................24
2.5.1. Khái niệm................................................................................24
2.5.2. Tính chất chung vật liệu Nano................................................24
2.5.3. Điều chế than kích thước nano ...............................................25
2.5.3.1. Quá trình than hóa............................................................26
2.5.3.2. Quá trình hoạt hóa............................................................26
2.6. Tổng quan về than biến tính kích thước nano ..........................26
2.6.1. Biến tính bề mặt than hoạt tính...............................................26
2.6.2. Các phương pháp biến tính than nano. ...................................27
2.6.2.1. Biến tính tính than hoạt tính bằng N2...............................27
2.6.2.2. Biến tính bề mặt than bằng halogen.................................27
2.6.2.3. Biến tính bề mặt than bằng sự lưu huỳnh hóa..................28
2.6.2.4. Biến tính than hoạt tính bằng cách tẩm............................29
2.6.3. Phương pháp điều chế vật liệu kích thước nano.....................30
2.6.3.1. Phương pháp sol-gel.........................................................30
2.6.3.2. Phương pháp hóa lý và lý phủ từ pha hơi (CVD và PVD)31
2.6.3.3. Phương pháp phóng điện hồ quang hay hồ quang plazma32
2.6.3.4. Phương pháp nghiền.........................................................32
2.6.3.5. Phương pháp vi nhũ tương. ..............................................33

2.6.3.6. Một số phương pháp khác ................................................34
Trang iv

2.7. Nghiên cứu Nano than trong nước và thế giới ..........................34
2.8. Nghiên cứu than hóa trong nước và thế giới .............................38
CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....43
3.1. Vật liệu nghiên cứu ......................................................................43
3.1.1. Đối tượng thí nghiệm..............................................................43
3.1.2. Vật liệu thí nghiệm..................................................................43
3.1.3. Thiết bị và dụng cụ .................................................................43
3.1.4. Hóa chất ..................................................................................44
3.2. Nội dung nghiên cứu ....................................................................44
3.2.1. Thí nghiệm 1: Điều chế nano than từ tính từ than Maccadamia44
3.2.2. Thí nghiệm 2: Nano than kết hợp với sắt hóa trị zero ............45
3.2.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát khả năng xử lý màu..........................46
3.3. Phương pháp nghiên cứu.............................................................47
3.3.1. Phương pháp thu thập thông tin, kế thừa tài liệu....................47
3.3.2. Phương pháp đo đạc và phân tích mẫu...................................47
3.3.3. Phương pháp xử lý số liệu ......................................................47
3.3.4. Phương pháp thực nghiệm ......................................................47
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU............................................49
4.1. Kết quả phân tích SEM ...............................................................49
4.2. Kết quả phân tích ảnh FT-IR......................................................52
4.3. Kết quả phân tích diện tích bề mặt vật liệu (BET)...................55
4.4. Kết quả khảo sát khả năng xử lý màu Methylene Orange bằng vật
liệu than biến tính H2O2 kết hợp với sắt hóa trị 0......................58
4.4.1. Ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ..............................58
4.4.2. Ảnh hưởng của liều lượng đến quá trình hấp phụ. .................59
4.4.3. Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ. ...................61
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT...........................................62
5.1. Kết luận .........................................................................................62
5.2. Đề xuất...........................................................................................62

TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................63
Trang v

PHỤ LỤC A: SỐ LIỆU.........................................................................73
PHỤ LỤC B: HÌNH ẢNH NGHIÊN CỨU.........................................78
PHỤ LỤC C: THIẾT BỊ.......................................................................86

Trang vi

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
STT Tên viết tắt Giải thích
1 MO Methylene Orange
QCVN 13
Quy Chuẫn Kỹ Thuật Quốc Gia
2 Về Nước Thải Công Nghiệp
MT:2015/BTNMT
Dệt Nhuộm
3 BOD
Biological Oxygen Demand
(Nhu cầu oxy sinh hóa)
4 COD
Chemical Oxygen Demand
(Nhu cầu oxy hóa học)
5 TSS Tống chất rắn lơ lửng

Trang vii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1. Đặc tính nước thải dệt nhuộm .................................................3
Bảng 2. 1. Số nguyên tử và năng lượng bề mawtk của hạt nano hình cầu
(R.Nagarajan) .........................................................................................24
Bảng 2. 2. Các hướng nghiên cứu và sản xuất than hoạt tính trên thế giới.
34
Bảng 2. 3. Các hướng nghiên cứu và sản xuất nano than trên thế giới. 37
Bảng 3. 1. Những thiết bị sử dụng trong đề tài.......................................43
Bảng 3. 2. Những hóa chất sử dụng trong đề tài....................................44
Bảng 4. 1. Ảnh đo SEM ...........................................................................49
Bảng 4. 2. Ảnh FT-IR của vật liệu than. .................................................52

Trang viii

Assignment, Essay
DANH MỤC HÌNH
Hình 1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm điều chế nano than .......................................44
Hình 2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm kết hợp nano than và sắt háo trị zero...........45
Hình 3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát khả năng xử lý màu Methylene
Orange.............................................................................................................46
Hình 4. Kết quả phân tích theo phương pháp tuyến tính (Isotherm * Linear) 56
Hình 5. Kết phân tích theo phương pháp Langmuir Plot ...............................56
Hình 6. Kết quả phân tích BET của vật liệu. ..................................................57
Hình 7. Kết quả phân tích DA của vật liệu. ....................................................57
Hình 8. Kết quả phân tích theo phương pháp BJH vật liệu............................58
Hình 9. Ảnh hưởng của pH lên quá trình hấp phụ màu Methylene Orange. . 59
Hình 10. Ảnh hưởng của liều lượng lên quá trình hấp phụ màu MO.............60
Hình 11. Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụ màu MO..............61

Assignment, Essay
Trang ix

Assignment, Essay
TÓM TẮT
Ngày nay vật liệu xử lý nước ô nhiễm được ứng dụng rộng rãi trong nước
và quốc tế, vì vậy ứng dụng vật liệu xử lý nước từ các phế phẩm trong quá trình
sản xuất công nghiệp là hướng đi ngày càng được quan tâm trong thời gian gần
đây. Vỏ hạt Mắc ca được chế tạo thành vật liệu xử lý nước thông qua việc nghiên
cứu để khảo sát khả năng xử lý màu trong nước thải màu giả định được đề xuất.
Kết quả khảo sát cho thấy ở điều kiện phù hợp tương ứng pH = 8, liều lượng
0.9g/L và thời gian xử lý 60 phút, vật liệu than nano than maccadamia biến tính
bằng H2O2 kết hợp nZVI cho kết quả xử lý Methylene Orange tốt nhất đạt 87.92
mg/g dung lượng hấp phụ tương và hiệu suất xử lý là 87.59% ứng độ màu ban
đầu 474.67 Pt-Co. Kết quả khảo sát cho thấy được tìm năng xử lý nước của vật
liệu, có thể ứng dụng vào công nghệ xử lý nước và nước thải.
ABSTRACT
Nowadays, materials for treating polluted water are widely used
domestically and internationally, so the application of water treatment
materials from by-products in the industrial production process is an
increasingly interesting direction in the period. recent time. Macadamia seed
pods are made into water treatment materials through research to investigate
the ability of color treatment in the proposed hypothetical colored
wastewater. Survey results show that under the appropriate conditions,
corresponding to pH=8, dose 0.9g / L and treatment time of 60 minutes,
maccadamia coal nanomaterial modified by H2O2 combined with nZVI gives
the results of Methylene treatment. The best Orange has 87.92 mg / g of the
corresponding adsorption capacity and the treatment efficiency is 87.59% for
the initial colorimetry of 474.67 Pt-Co. Survey results show that the material's
water treatment capacity can be found, which can be applied to water and
wastewater treatment technologies.

Assignment, Essay
Trang x

Assignment, Essay
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1. Tính cần thiết của đề tài
Hiện nay, tình trạng ô nhiễm nước thải phát sinh nhiều từ các hoạt động
sản xuất, sinh hoạt, đặc biệt tình trạng ô nhiễm màu phát sinh chính từ các
hoạt động làng nghề dệt nhuộm. Vì chủ quan với quy mô nhỏ, công nghệ thủ
công nên thường không có hệ thống xử lý nước thải hoặc xử lý chưa triệt để
làm ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.
Do đặc thù của nghề dệt nhuộm là sử dụng rất nhiều hóa chất và thuốc
nhuộm, nên nước thải dệt nhuộm thường có màu cao, chứa các tạp chất tách
ra từ xơ sợi (dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ, các chất bẩn dính vào sợi), các
hóa chất dùng trong công nghệ dệt nhuộm (hồ tinh bột, tinh bột biến tính,
dextrin, alginat. Khoảng 10 – 30% lượng thuốc nhuộm và hóa chất sử dụng bị
thải ra ngoài cùng với nước thải.
Nếu những chất này được xả trực tiếp vào nước sẽ gây ra nhiều ảnh
hưởng tới hệ sinh thái và môi trường sống xung quanh. Độ màu cao do lượng
thuốc nhuộm dư trong nước thải sẽ gây màu cho nguồn tiếp nhận, độ màu có
khả năng làm cản trở ánh sáng và làm chậm các quá trình quang hợp, ức chế
sự phát triển và sinh sản của sinh vật. Khi pH > 9 sẽ gây độc hại đối với thủy
sinh, gây ăn mòn các công trình thoát nước và hệ thống xử lý nước thải.
Do những ảnh hưởng trên, nhiều phương pháp đã được áp dụng để xử lý
các thành phần ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm như xử lý bằng Chitosan [1],
xử lý bằng công nghệ màng nano [2], xử lý bằng vật liệu nano kết hợp với
biogum [3],… Ngoài những phương pháp trên, phương pháp xử lý nước thải dệt
nhuộm bằng than hoạt tính có kích thước Nano đang được áp dụng rộng rãi do
hiệu suất xử lý cao, vật liệu xử lý thân thiện với môi trường. Đề tài “Nghiên
cứu điều chế Nano than biến tính bằng H2O2 kết hợp với sắt hóa trị zero từ
vỏ hạt Maccadia để xử lý màu Methylene Orange” được đề xuất.
1.2. Mục tiêu đề tài
- Điều chế Nano than biến tính từ than Maccadamia kết hợp với sắt hóa
trị zero bằng tác nhân hóa học H2O2.
- Khảo sát khả năng xử lý màu trong một số nước thải dệt nhuộm của vật
liệu Nano than biến tính điều chế từ than Maccadamia bằng tác nhân hóa học
H2O2.

Assignment, Essay
Trang 1

Assignment, Essay
1.3. Đối tượng nghiên cứu
- Đối tượng: Nước thải giả định.
- Vật liệu: Nano than biến tính kết hợp với sắt hóa trị zero điều chế từ than
Maccadamia bằng tác nhân hóa học H2O2.
1.4. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm của trung tâm nghiên
cứu- thực nghiệm trường Đại học Thủ Dầu Một.
Trường Đại học Việt Đức
Trường Đại học Quốc tế - Đại học Quốc gia TP.HCM
1.5. Cách tiếp cận
- Dựa vào nguồn tài liệu sách báo chuyên ngành môi trường để định
hướng nghiên cứu.
- Dựa vào thiết bị hiện có của nhà trường tại phòng thí nghiệm khoa
Khoa học Tự nhiên để lựa chọn các phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử
dụng hợp lý, xây dựng đề cương phù hợp với nội dung và mục tiêu của đề tài.

Assignment, Essay
Trang 2

Assignment, Essay
CHƯƠNG 2: TỔNG
QUAN 2.1. Tổng quan về ngành dệt nhuộm:
2.1.1. Đặc tính nước thải dệt nhuộm
Việt Nam đang trong giai đoạn đổi mới, nền kinh tế phát triển mạnh mẽ.
Cũng như các ngành công nghiệp khác, ngành dệt nhuộm ở Việt Nam đang
phát triển không ngừng, nhu cầu về các sản phẩm may mặc hiện nay là rất lớn
với chủng loại sản phẩm ngày càng đa dạng. Tuy nhiên, do đặc thù của một
ngành sản xuất phức tạp, sử dụng nhiều hóa chất nên nước thải dệt nhuộm
chứa một phần lớn chất độc hại và các chất hữu cơ, mà hiện nay hầu hết các
nhà máy chưa xử lý hoặc xử lý chưa triệt đã thải ra môi trường làm ảnh hưởng
đến hệ sinh thái, sức khỏe của con người và đời sống của sinh vật[17]
.
Nước thải là mối quan tâm hàng đầu trong ngành nhuộm, do quá trình
nhuộm sử dụng một lượng lớn hóa chất, chỉ có một phần màu được lưu lại
trên vải, phần màu dư còn lại theo nước thải, trên 80% các hóa chất cùng thải
vào môi trường[18]
.
Các hóa chất sử dụng trong quy trình công nghệ như hồ tinh bột, H2SO4,
CH3COOH, NaOH, H2O2, Na2CO3, Na2SO3,…các loại thuốc nhuộm, các
chất trơ, chất ngâm, chất cầm màu, chất tẩy giặt. Lượng hóa chất sử dụng đối
với từng loại vải, từng loại màu khác nhau và chủ yếu đi vào nước thải của
từng công đoạn tương ứng.
Chất ô nhiễm đặc trưng cần xử lý: BOD, COD, màu, dầu mỡ, kim loại
nặng (Cu, Ni, Zn…), cặn lơ lửng.
Mặt khác, khi màu nước đen thẩm, vẩn đục chính các màu thừa có khả
năng hấp phụ ánh sáng đã ngăn cản quá trình quang hợp của thực vật đưa đến
hệ sinh thái dần dần bị suy hoá, tiêu diệt và sinh thái của nguồn nước bị ảnh
hưởng nghiêm trọng. Với việc bộ tiêu chuẩn dệt nhuộm mới ra đời (QCVN
13-MT: 2015) việc xử lý nước thải đạt chuẩn (độ màu<20 Pt-Co) lại càng
không đơn giản.
Bảng 1. 1. Đặc tính nước thải dệt nhuộm
Thông số Đơn vị
Giá trị tiêu QCVN cột A QCVN
biểu 13-MT:2015/BTNMT)
Nhiệt độ OC 60-80 40

Assignment, Essay
Trang 3

Assignment, Essay
pH - 8-13 6.0-9.0
BOD mg/L 30 – 5000 30
COD mg/L 200 – 11000 75
Màu Pt-Co 400 – 5000 50
TSS mg/L 0 – 200 50
( Nguồn: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt
nhuộm)
Do tính chât phức tạp và khó xử lý của nước thải dệt nhuộm nên việc
chọn phương pháp xử lý thích hợp cần phải dựa vào nhiều yếu tố như lượng
nước thải, đặc tính nước thải, quy chuẩn thải, xử lý tập trung hay cục bộ.
Thông thường công nghệ xử lý thường kết hợp nhiều phương pháp như cơ
học, sinh học, lý hóa.
2.1.2. Tổng quan về các loại thuốc nhuộm
2.1.2.1. Khái niệm về thuốc nhuộm
Thuốc nhuộm là tên chỉ chung của những hợp chất hữu cơ có màu (gốc
thiên nhiên và tổng hợp) rất đa dạng về màu sắc và chủng loại, chúng có khả
năng nhuộm màu, nghĩa là bắt màu hay gắn màu trực tiếp cho các vật liệu khác.
2.1.2.2. Các loại thuốc nhuộm thường dùng
Thuốc nhuộm hoạt tính: Là loại thuốc nhuộm anion, có phần mang màu
thường là từ thuốc azo, antraquinon, axit chứa kim loại hoặc ftaloxianin
nhưng chứa một vài nguyên tử hoạt tính có độ hòa tan trong nước cao và khả
năng chịu ẩm tốt.
Thuốc nhuộm trực tiếp: Thuốc nhuộm trực tiếp hay còn gọi là thuốc
nhuộm tự bắt màu là những hợp chất màu hoà tan trong nước, có khả năng bắt
màu vào một số vật liệu như các sợi xenlulo, giấy, tơ tằm và sợi polyamit một
các trực tiếp nhờ các lực hấp phụ trong môi trường trung tính hoặc kiềm.
Thuốc nhuộm phân tán: có cấu tạo phân tử tư gốc azo và antraquinon và
nhóm amin (NH2, NHR, NR2, NR-OH), dùng chủ yếu để nhuộm các loại sợi
tổng hợp (sợi axetat, sợi polieste…) không ưa nước.
Thuốc nhuộm lưu huỳnh: chứa mạch dị hình như tiazol, tiazin, zin…
trong đó có cầu nối –S-S- dùng để nhuộm các loại sợi cotton và viscose.

Assignment, Essay
Trang 4

Assignment, Essay
Thuốc nhuộm axit: Là các muối sunfonat của các hợp chất hữu cơ khác
nhau có công thức là R-SO3Na khi tan trong nước phân ly thành nhóm R-SO3
mang màu. Các thuốc nhuộm này thuộc nhóm mono, diazo và các dẫn xuất
của antraquinon, triaryl metan…
Thuốc in, nhuộm pigmen: Có chứa nhóm azo, hoàn nguyên đa vòng,
ftaoxianin, dẫn suất của antraquinon…

Thuốc nhuộm hoạt tính là loại thuốc nhuộm được sử dụng phổ
biến nhất hiện nay, chiếm 60 – 70% thị phần [3].

2.1.3. Ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm trong nước thải ngành dệt
nhuộm[6]
.
Độ kiềm cao làm tăng pH của nước. Nếu pH > 9 sẽ gây độc hại đối với
thủy tinh, gây ăn mòn các công trình thoát nước và hệ thống xử lý nước thải.
Kim loại nặng: có một hàm lượng nhất định như đồng, kẽm, niken,....
trong nước thải do sử dụng các loại thuốc nhuộm hoạt tính và một số hóa chất
trợ. Cho dù một số lượng nhỏ nói trên có mặt trong nước thải dệt nhuộm
nhưng nếu không xử lý sẽ gây độc cho sinh vật thủy sinh.
Muối trung tính làm tăng hàm lượng tổng rắn. Lượng thải lớn gây tác
hại đối với đời sống thủy sinh do làm tăng áp suất thẩm thấu, ảnh hưởng đến
quá trình trao đổi của tế bào.
Hồ tinh bột biến tính làm tăng BOD, COD của nguồn nước, gây tác hại
đối với đời sống thủy sinh do làm giảm oxy hòa tan trong nguồn nước.
Độ màu cao do lượng thuốc nhuộm dư đi vào nước thải gây màu cho
dòng tiếp nhận, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của các loài thủy sinh, ảnh
hưởng xấu tới cảnh quan.
Hàm lượng ô nhiễm các chất hữu cơ cao sẽ làm giảm oxy hòa tan trong
nước ảnh hưởng tới sự sống của các loài thủy sinh.
2.2. Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải
2.2.1. Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học[51]
.
Do đặc thù của công nghệ, nước thải dệt nhuộm chứa tổng hàm lượng chất
rắn TS, chất rắn lơ lửng, độ màu, BOD, COD và một số ion kim loại nặng cao
nên chọn phương pháp xử lý thích hợp phải dựa vào nhiều yếu tố như lượng
nước thải, đặc tính nước thải, tiêu chuẩn thải, xử lý tập trung hay cục bộ. Về
nguyên lý xử lý, nước thải dệt nhuộm có thể áp dụng các phương pháp sau:

Assignment, Essay
Trang 5

Assignment, Essay
- Phương pháp cơ học.
- Phương pháp hóa học.
- Phương pháp hóa – lý.
- Phương pháp sinh học.
Thường được áp dụng ở giai đoạn đầu của quy trình xử lý, quá trình
được xem như bước đệm để loại bỏ các tạp chất vô cơ và hữu cơ không tan
hiện diện trong nước nhằm đảm bảo tính an toàn cho các thiết bị và các quá
trình xử lý tiếp theo. Tùy vào kích thước, tính chất hóa lý, hàm lượng cặn lơ
lửng, lưu lượng nước thải và mức độ làm sạch mà ta sử dụng một trong các
quá trình sau: lọc qua song chắn rác hoặc lưới chắn rác, lắng dưới tác dụng
của lực ly tâm, trọng trường, lọc và tuyển nổi. Xử lý cơ học nhằm mục đích
- Tách các chất không hòa tan, những vật chất có kích thước lớn như
nhánh cây, gỗ, nhựa, lá cây, giẻ rách, dầu mỡ... ra khỏi nước thải.
- Loại bỏ cặn nặng như sỏi, thủy tinh, cát...
- Điều hòa lưu lường và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải.
- Nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước xử lý tiếp theo.
2.2.2. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học[51]
.
Phương pháp này dựa trên cơ sở hoạt động phân hủy chất hữu cơ có
trong nước thải của các vi sinh vật. Các vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và
một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình
phát triển, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và
sinh sản. Phương pháp này được sử dụng để xử lý hoàn toàn các chất hữu cơ
có khả năng phân hủy sinh học trong nước thải. Công trình xử lý sinh học
thường được đặt sau khi nước thải đã qua xử lý sơ bộ qua các công trình xử lý
cơ học, hóa học, hóa lý. Quá trình sinh học gồm các bước:
- Chuyển các hợp chất có nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng hòa tan
thành thể khí và các vỏ tế bào vi sinh.
- Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật và các chất
keo vô cơ trong nước thải.
- Loại các bông cặn ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng.

Assignment, Essay
Chất nhiễm bẩn trong nước thải dệt nhuộm phần lớn là những chất có khả
năng phân hủy sinh học. Thường nước thải dệt nhuộm thiếu nguồn N và P dinh
dưỡng. Khi xử lý hiếu khí cần cân bằng dinh dưỡng theo tỷ lệ BOD:N:P =
Trang 6

Assignment, Essay
100:5:1 hoặc trộn nước thải dệt nhuộm với nước thải sinh hoạt để các chất dinh
dưỡng trong hỗn hợp cân đối hơn. Các công trình sinh học như: lọc sinh học,
bùn hoạt tính, hồ sinh học hay kết hợp xử lý sinh học nhiều bậc...
2.2.3. Phương pháp keo tụ, tạo bông
Keo tụ là hiện tượng các hạt lơ lửng kết dính lại với nhau thành tập hợp
lớn hơn hay bị lắng xuống dưới tác dụng của trọng lực. Khi hai hạt keo tiến
lại gần nhau, có hai lực đối lập nhau đồng thời xuất hiện: lực hút phân tử và
lực đẩy tĩnh điện. Lực hút phân tử tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai hạt
keo. Lực đẩy tĩnh điện chỉ xuất hiện ở khoảng cách gần khi lớp khuếch tán
của các hạt keo bắt đầu phủ lên nhau, phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai hạt
keo. Hiệu số giữa năng lượng đẩy và năng lượng hút được gọi là thế năng
tương tác của hệ. Ngoài ra, trong chuyển động Brown, các hạt keo mang năng
lượng xác định và va chạm vào nhau ứng với một xác suất nào đó. Như vậy,
muốn hiện tượng keo tụ xảy ra phải làm giảm thế năng tương tác của hệ và
tăng xác suất va chạm hiệu quả của các hạt keo[55]
.
Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo
mịn phân tán, kích thước các hạt thường dao động từ 0,1 – 10 micromet. Các
hạt này không nổi cũng không lắng, và do đó tương đối khó tách loại. Vì
kích thước hạt nhỏ, tỷ số diện tích bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên
hiện tượng hóa học bề mặt trở nên rất quan trọng. Theo nguyên tắc, các hạt
nhỏ trong nước có khuynh hướng keo tụ do lực hút Vander Waals giữa các
hạt. Lực này có thể dẫn đến sự kết dính giữa các hạt ngay khi khoảng cách
giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm. Sự va chạm xảy ra nhờ chuyển động Brown
và do tác động của sự xáo trộn. Tuy nhiên trong trường hợp phân tán cao,
các hạt duy trì trạng thái phân tán nhờ lực đẩy tĩnh điện vì bề mặt các hạt
mang tích điện, có thể là điện tích âm hoặc điện tích dương nhờ sự hấp thụ
có chọn lọc các ion trong dung dịch hoặc sự ion hóa các nhóm hoạt hóa.
Trạng thái lơ lửng của các hạt keo được bền hóa nhờ lực đẩy tĩnh điện. Do
đó, để phá tính bền của hạt keo cần trung hòa điện tích bề mặt của chúng,
quá trình này được gọi là quá trình keo tụ. Các hạt keo đã bị trung hòa điện
tích có thể liên kết với các hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn
hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình này được gọi là quá trình tạo bông.
Cơ chế của quá trình tạo bông[55]
.

Assignment, Essay
Quá trình nén các điện tích kép: Quá trình nồng độ cao của các ion trái
dấu cho vào đề giảm thế điện động zeta. Sự tạo bông nhờ trung hòa điện tích,
Trang 7

Assignment, Essay
giảm thế điện động zeta làm cho lực hút mạnh hơn lực đẩy và tạo ra sự kết
dính của các hạt keo.
Quá trình keo tụ do hấp phụ, trung hòa điện tích tạo ra điểm đẳng điện
zeta bằng 0: Các hạt keo hấp phụ ion trái dấu lên bề mặt song song với cơ
chế nén lớp điện tích kép nhưng cơ chế hấp thụ mạnh hơn. Hấp thụ ion trái
dấu làm trung hòa điện tích, giảm thế điện động zeta tạo ra khả năng kết
dính giữa các hạt keo.
Quá trình keo tụ do hấp phụ tĩnh điện thành từng lớp các hạt keo đều
tích điện, nhờ lực tỉnh điện chúng có xu hướng kết hợp với nhau.
Quá trình keo tụ do hiện tượng bác cầu. Các polymer vô cơ hoặc hữu
cơ (không phải Al hoặc Fe) có thể ion hóa, nhờ cấu trúc mạch dài chúng tạo
ra cầu nối giữa các hạt keo. Điều cần lưu ý ở đây là tính toán đủ lượng tối ưu
để tránh hiện tượng tái ổn định của hệ keo.
Quá trình keo tụ ngay trong quá trình lắng, hình thành các tinh thể
Al(OH)3, Fe(OH)3, các muối không tan, polyelectrolit. Cơ chế này không
phụ thuộc vào quá trình tạo bông, không có hiện tượng tái ổn định hệ keo.
Khi lắng, chúng hấp thụ cuốn theo các hạt keo khác, các cặn bẩn, các chất vô
cơ, hữu cơ lơ lửng và hòa tan trong nước.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ tạo bông[55]
.
Phương pháp keo tụ bằng các chất điện ly hay các hợp chất cao phân tử
đều ít được sử dụng rộng rãi mà chủ yếu là phương pháp keo tụ bằng hệ keo
ngược dấu hay gọi đơn giản là keo tụ bằng phèn nhôm.

Trị số pH của nước:

Nước thiên nhiên sau khi đã cho Al2(SO4)3 vào, trị số pH của nó bị
giảm thấp, vì Al2(SO4)3 là một loại muối tạo thành từ acid mạnh và bazo
yếu. Sự thủy phân có thể làm tăng tính acid của nước. Hiệu quả keo tụ ảnh
hưởng chủ yếu là trị số pH của nước sau khi cho phèn vào.
Trị số pH của nước có ảnh hưởng rất lớn và nhiều mặt đến quá
trình keo tụ
- Ảnh hưởng của pH đối với độ hòa tan của nhôm hydroxit. Là một
hydroxit lưỡng tính điển hình, trị số pH của nước quá cao hoặc quá thấp đều
ảnh hưởng đến quá trình hòa tan.
Trong môi trường acid:

Assignment, Essay
Trang 8

Assignment, Essay
+ Môi trường acid yếu:
Al(OH)2 là ion tạo thế, OH
-
là ion đối hạt keo (+)
+ Môi trường acid mạnh (pH thấp):
Kết quả dung dịch keo chuyển thành dung dịch thật.
Trong môi trường kiềm:
+ Môi trường bazo yếu:
Al(OH)2O
-
là ion taọ thế, H
+
là ion đối hạt keo (-)
+ Môi trường bazo mạnh:
Khi OH
-
cao hơn nữa, Al(OH)3 tan trong dung dịch bazo tạo nên aluminat
và dung dịch keo trở thành dung dịch thật. Trong nước có ion SO4
2-
, ở phạm vi pH 5,5- 7 trong vật kết tủa có muối sunfat kiềm rất ít hòa tan. Khi
giá trị pH biến đổi cao muối sunfat kiềm ở hình thái Al2(OH)4SO4, khi giá trị
pH biến đổi thấp thì ở hình thái Al(OH)SO4. Tóm lại trong phạm vi pH 5,5 -
7, lượng nhôm dư trong nước đều rất nhỏ.
- Ảnh hưởng của pH đối với điện tích hạt keo nhôm hydroxit.
Điện tích của hạt keo trong dung dịch nước có quan hệ thành phần với ion
của nước, đặc biệt là với nồng độ ion H
+
. Cho nên trị số pH đối với tính năng
mang điện của hạt keo có ảnh hưởng rất lớn. Khi 5<pH<8, hạt keo mang điện
dương. Cấu tạo của đám keo này do sự phân hủy của nhôm sunfat mà hình
thành. Khi pH<5 do hấp phụ ion SO4
2-
mà hạt keo mang điện tích âm. Khi pH=
8, hạt keo tồn tại ở trạng thái hydroxit trung tính nên dễ dàng kết tủa nhất.
- Ảnh hưởng của pH đối với các chất hữu cơ trong nước.
Chất hữu cơ trong nước như các thực vật bị thối rửa, khi pH thấp dung
dịch keo của acid humic mang điện âm. Lúc này, dễ dàng dùng chất keo tụ khử
đi. Khi pH cao, nó trở thành muối axit humic dễ tan. Vì thế mà hiệu quả khử
tương đối kém. Dùng muối nhôm khử loại này thích hợp nhất ở pH= 6-6,5.

Assignment, Essay
- Ảnh hưởng của pH đối với tốc độ keo tụ dung dịch keo.
Trang 9

Assignment, Essay
Tốc độ keo tụ dung dịch keo và điện thế điện động của nó có quan hệ.
Trị số điện thế điện động càng nhỏ, lực đẩy giữa các hạt càng yếu thì tốc độ
keo tụ của nó càng nhanh. Khi điện thế điện động bằng 0, nghĩa là đạt đến
điểm đẳng nhiệt, tốc độ keo tụ của nó lớn nhất. Dung dịch keo hình thành từ
hợp chất lưỡng tính, điện thế điện động của nó và điểm đẳng điện chủ yếu
quyết định bởi trị số pH của nước. Nhôm hydroxit và các chất humic, đất sét
hợp thành dung dịch keo trong nước thiên nhiên đều là lưỡng tính, cho nên
pH là nhân tố chủ yếu ảnh hưởng đến tốc độ keo tụ.
Từ một số nguyên nhân trên, đối với một loại nước cụ thể thì không có
phương pháp tính toán trị số pH tối ưu mà chỉ xác định bằng thực nghiệm.
Chất lượng nước khác nhau, trị số pH tối ưu khác nhau. Nghĩa là cũng cùng
một nguồn nước, các mùa khác nhau trị số pH tối ưu cũng có thể thay đổi.
Khi dùng muối nhôm làm chất keo tụ, trị số pH tối ưu nói chung nằm
trong giới hạn 6,5-7,5. Nói chung, khi lượng chất keo tụ cho vào tương đối ít,
dung dịch keo tụ tự nhiên trong nước chủ yếu là dựa vào quá trình keo tụ bản
thân nó mà tách ra. Nên dùng pH tương đối thấp là thích hợp vì khi này lượng
điện tích dương của dung dịch keo nhôm hydroxit tương đối lớn, rất có lợi để
trung hòa điện tích âm của dung dịch keo tự nhiên, giảm thấp điện thế điện
động của nó. Khi lượng phèn cho vào tương đối nhiều, chủ yếu là làm cho
dung dịch keo nhôm hydroxit hình thành chất keo tụ càng tốt. Để khử đi vật
huyền phù và dung dịch keo tự nhiên trong nước, là dựa vào tác dụng hấp phụ
của dung dịch keo nhôm hydroxit, cho nên khi pH gần bằng 8 là thích hợp
nhất, vì nhôm hydroxit dễ kết tủa xuống.
Nếu độ kiềm của nước nguồn quá thấp sẽ không đủ để khử tính acid do
chất keo tụ thủy phân sinh ra. Làm cho trị số pH của nước sau khi cho phèn
vào quá thấp. Ta có thể dùng biện pháp cho kiềm vào để điều chỉnh trị số pH
của nước. Kiềm cho vào có thể dung xút (NaOH), natricacbonat (Na2CO3)
hay canxi hydroxit (Ca(OH)2).
Nồng độ (lượng) chất keo tụ
Quá trình keo tụ không phải là một loại phản ứng hóa học đơn thuần, nên
lượng phèn cho vào không thể căn cứ vào tính toán để xác định. Tùy điều kiện
cụ thể khác nhau, phải làm thực nghiệm chuyên môn để tìm ra lượng phèn tối ưu
cho vào. Lượng phèn tối ưu cho vào trong nước thường trong khoảng 0,1-

Assignment, Essay
0,5mg/l, nếu dùng Al2(SO4)3.18H2O thì tương đương 10-50 mg/l. Huyền phù
trong nước càng nhiều, lượng chất keo tụ cần thiết càng lớn. Cũng có thể chất
Trang 10

Assignment, Essay
hữu cơ trong nước tương đối ít mà lượng chất keo tụ vẫn cần tương đối nhiều.
Nhiệt độ nước
Khi dùng muối nhôm làm chất keo tụ, nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến hiệu
quả keo tụ. Nếu nhiệt độ nước rất thấp (thấp hơn 5
0
C), bông phèn sinh ra to
mà xốp, chứa phần nước nhiều, lắng xuống rất chậm nên hiệu quả kém.
Khi dùng nhôm sunfat tiến hành keo tụ nước thiên nhiên, nhiệt độ nước
tốt nhất là 25-30
◦
C. Quan hệ tốc độ hỗn hợp của nước và chất keo tụ dẫn đến
tính phân bổ đồng đều của chất keo tụ. Cơ hội va chạm giữa các hạt keo cũng
là một nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình keo tụ. Tốc độ khuấy tốt
nhất là từ nhanh chuyển sang chậm. Khi mới cho chất keo tụ vào nước phải
khuấy nhanh vì sự thủy phân của chất keo tụ trong nước và tốc độ hình thành
keo. Do đó mới có khả năng sinh thành lượng lớn keo hydroxit hạt nhỏ và làm
cho nó nhanh chóng khuếch tán đến các nơi trong dung dịch kịp thời cùng với
các tạp chất có trong hệ keo tụ. Khi hỗn hợp hình thành, bông phèn lớn lên
không nên khuấy quá nhanh vì không những bông phèn khó lớn lên mà còn có
thể đánh vỡ những bông phèn đã hình thành.
Chất điện ly
Nếu cho các ion ngược dấu vào dung dịch có thể làm cho dung dịch có
khả năng keo tụ. Vì vậy ion ngược dấu cũng là một yếu tố ảnh hưởng đến quá
trình keo tụ. Khi dùng Al2(SO4)3 làm chất keo tụ, dung dịch Al(OH)3 sinh
thành thường mang điện tích dương nên ảnh hưởng của tạp chất trong nước
đến quá trình keo tụ dung dịch keo chủ yếu là anion. Người ta đã tiến hành thí
nghiệm các loại dung dịch có chứa tổng nồng độ 10mg/l của ba loại anion là
HCO3
-
, SO4
2 -
, Cl
-
và cho thấy ion HCO3
-
hay SO4
2-
+ Cl
-
với lượng quá
nhiều đều làm cho hiệu quả keo tụ xấu đi. Nhưng vì ảnh hưởng đó rất phức
tạp, hiện nay người ta chưa nắm chắc được quy luật của nó.
Tạp chất trong nước
Khi trong nước có chứa một lượng lớn chất hữu cơ cao phân tử (như acid
humic) nó có thể hấp phụ trên bề mặt dung dịch keo bảo vệ dung dịch keo
làm cho hạt keo thu được khó keo tụ nên hiệu quả keo tụ trở nên xấu đi.
Trường hợp này có thể dùng biện pháp cho Clo hay khí ozon vào để phá hủy
các chất hữu cơ đó.

Assignment, Essay
Trang 11

Assignment, Essay
2.2.4. Phương pháp oxy hóa nâng cao
a. Qúa trình fenton[56]
Phản ứng fenton được sử dụng khá rộng rãi để oxy hóa các chất hữu cơ
trong nước thải và chất thải rắn. Quá trình fenton cổ điển không dùng tác nhân
ánh sáng sử dụng một hay nhiều chất oxy hóa (H2O2, O2) cùng với xúc tác
(thường là muối hoặc oxit sắt). Phản ứng quang – fenton sử dụng thệm sự trở
giúp của tia bức xạ (tự nhiên hay nhân tạo) để thúc đẩy quá trình khử từ Fe
(III) về Fe (II). Trong phản ứng fenton hình thành nhiều gốc tự do, đặc trưng
nhất là gốc hydroxyl nên quá trình đó thuộc loại oxy hóa nâng cao [5].
Quá trình fenton chỉ có hiệu quả trong vùng pH = 2-4, hiệu quả cao nhất tại
pH=2.8, vì thế không hiệu quả trong các nguồn nước tự nhiên thường có pH
= 5-9. Nguyên nhân chính là do Fe3+
hình thành từ phản ứng giữa H2O2 và Fe2+
bắt đầu tủa khi pH = 3-4 (tùy thuộc vào nồng độ của sắt). Đưa thêm một số chất
hữu cơ có khả năng tạo phức chất với Fe2+
có khả năng mở rộng vùng ph cho
phản ứng trên nhờ hạn chế được kết tủa sắt (III) thì phức chất của Fe2+
nhạy
quang hơn so với dạng hợp chất sắt vô cơ. Nồng độ của hợp chất hữu cơ đưa vào
càng lớn thì nồng độ của phức sắt hữu cơ càng cao, tạo điều kiện thúc đẩy phản
ứng, tùy nhiên nồng độ cao của chất hữu cơ tạo điều kiện cho phản ứng của
chúng với gốc hydroxyt và với các chất oxy hóa khác. Tạo ra điều kiện cạnh
tranh, làm giảm tốc độ phản ứng của đối tượng quan tâm. Chất hữu cơ tạo
với Fe3+
còn gọi là ligand (phối tử) cũng bị phân hủy một phần, có thể trở thành
dạng có khả năng phân hủy sinh học. Loại phối tử thích hợp cần có tính chất
tạo khuất bền với Fe2+
và cho phép Fe3+
chuyển về trạng thái Fe2+
dưới tác
dụng của chất khử hình thành trong quá trình phản ứng [56].
Nguyên liệu ban đầu để tạo ra chất oxy hóa cho phản ứng là hỗn hợp của
Fe2+
và H2O2 với tỉ lệ được lựa chọn phù hợp với mục tiêu đặt ra khi thực
hiện phản ứng, hỗn hợp trên gọi là hợp chất Fenton. Hỗn hợp trên có tác dụng
oxy hoá mạnh, đã được Fenton nhận biết từ rất sớm (1894) và hoạt tính của
nó được qui cho nhóm gốc OH sinh ra do phản ứng [56]:
Fe2+
+ H2O2 → Fe3+
+ OH●
+ OH-
(*)
Trong thành phần của chất Fenton, tỉ lệ giữa Fe2+
/H2O2 có thể biến động
trong khoảng rộng mà việc xác định chúng được dựa trên hiệu quả của từng hệ
cụ thể thông qua các thí nghiệm. Fe2+
có mặt trong thành phần Fenton hoặc được
xem là vai trò xúc tác hoặc chất tham gia phản ứng. Fe2+
được xem là chất

Assignment, Essay
Trang 12

Assignment, Essay
xúc tác do quá trình tái sinh lại chính nó (khử Fe3+ về Fe2+ với các phản ứng
thích hợp) và khi đó tỷ lệ Fe2+
/H2O2 << 1. Trong trường hợp tỷ lệ Fe2+
/H2O2
≈ 1 thì nhiều khả năng là Fe(II) đóng vai trò chất tham gia phản ứng [56].
Trong các phản ứng trên, sắt đóng vai trò của chất xúc tác, tuy nhiên quá
trình khử Fe3+
về Fe2+
thường chậm hơn so với phản ứng oxy hóa của Fe2+
về Fe3+
nên phần lớn sắt nằm ở dạng Fe3+
. Các phản ứng của quá trình
Fenton như sau [56]:
H2O2 + Fe2+
+ 2H+

Fe3+
+ OH●
+ OH-
Fe3+
+ H2O2
Fe2+
+ H+
+ HO●
2
OH●
+ Fe2+
 OH-
+ Fe3+
OH●
+ H2O2
H2O + HO●
2
Fe2+
+ HO●
2 Fe3+
+ HO-
2
Fe3+
+ HO●
2 Fe2+
+ O2 + H+
OH●
+RH

R●
+H2O
R●
+ Fe2+
 Fe3+
+ RH
R●
+ Fe3+
 Fe2+
+ SP
R●
+R●
SP
Cơ chế phản ứng của hợp chất fenton với chất hữu cơ là tạo ra các gốc
hữu cơ có hoạt tính cao nhờ vào phản ứng của chất hữu cơ với gốc OH●
. Có
hai khả năng để thực hiện phản ứng tạo gốc hữu cơ:
- Phản ứng cộng hợp nhóm OH●
với chất hữu cơ, hợp chất tạo thành là
sản phẩm cộng hợp của hai nhóm nên mang gốc tự do. Phản ứng thường
xảy ra với các hợp chất hữu cơ chưa bão hòa hóa trị (thuốc nhuộm, hợp
chất thơm, phenol, thuốc trừ sâu).
- Phản ứng tách hydro của chất hữu cơ nhờ gốc OH●
với sản phẩm tạo thành
là một gốc tự do (R●
) và nước, các phản ứng diễn ra tiếp tục theo một loạt
các bước nối tiếp nhau phụ thuộc vào hoạt tính hóa học của chất hữu cơ.
Hợp chất fenton có hoạt tính cao trong môi trường axit, pH=2-4, tối ưu tại
pH=3. Trong vùng pH cao, Fe3+
bị kết tủa. Hoạt tính của fenton giảm khi pH >
4 có thể do nguyên nhân là sự phân hủy nhanh của H2O2 thành H2O và O2
oxy hóa Fe2+
với các chất oxy hóa khác chứ không phải với H2O2 và phản
ứng giữa H2O2 với Fe2+
không tạo ra nhóm OH●
trong vùng pH cao.

Assignment, Essay
Trang 13

Assignment, Essay
b. Các quá trình oxy hóa nâng cao trên cơ sở ozon[56]
Ozon (O3) là một tác nhân oxy hóa mạnh trong số các chất oxy hóa thông
dụng, có thể oxy hóa 2.07V, ozon có thể oxy hóa nhiều chất hữu cơ va 2cac1
chất vô cơ trong nước. Ozon có thể oxy hóa các chất khác nhau theo hai cách:
- Oxy hóa trực tiếp bằng phân tử ozon hòa tan trong nước.
- Oxy hóa thông qua gốc hydroxyl OH●
được tạo ra do sự phân hủy ozon
khi hòa tan vào nước.
Sự phân hủy này của ozon xảy ra tức khắc khi sục ozon vào nước, kết
quả tạo thành chất oxy hóa thứ hai mạnh hơn, tức gốc hydroxyl OH●
theo cơ
chế qua các chất trung gian là gốc ozonit ●
O3
-
gốc ●
HO3.
Cơ chế oxy hóa của ozon đối với các chất hữu cơ hòa tan trong nước
thông qua 2 con đường là trực tiếp và gián tiếp [10].
Oxy hóa trực tiếp chất ô nhiễm hữu cơ bằng phân tử O3.
O3+R

SP
Oxy hóa gián tiếp chất hữu cơ thong qua gốc OH●
.
O3
OH●
OH●
+R

SP
c. Qúa trình peroxon[56]
Peroxon là quá trình oxy hóa của ozon với sự có mặt của hydroperoxit
H2O2. Sự khác nhau cơ bản giữa quá trình oxy hóa bằng ozon và peroxon là ở
chỗ ozon thực hiện oxy hóa các chất ô nhiễm chủ yếu bằng phân tử ozon
trong nước, còn quá trình peroxon thực hiện oxy hóa các chất ô nhiễm gián
tiếp thông qua gốc hydroxyl OH●
được tạo ra do sự phân hủy ozon.
Đối với quá trình oxy hóa bằng ozon, lượng ozon không hòa tan hết còn
dư thoát ra ở dạng khí. Trong quá trình peroxon, do sự có mặt của H2O2 đã
làm tăng mạnh quá trình tiêu thụ và phân hủy ozon làm cho quá trình chuyển
khối của ozon từ pha khí sang pha lỏng được tăng cường. Qúa trình peroxon
oxy hóa chất ô nhiễm chủ yếu bằng gốc tự do OH●
nên hiệu quả hơn quá trình
oxy hóa trực tiếp bằng phân tử ozon.
- Tạo gốc OH●
từ ●
O-
3 do H2O2 tạo ra:
H2O2
HO-
2 + H+

Assignment, Essay
HO-
2 + O3
O-
3 +
HO●
2
Trang 14

Assignment, Essay
O-
3 + H+

HO●
3
HO●
3
OH●
+ O2
- Tạo gốc OH●
từ HO●
2
HO●
2 H+
+ O2
-●
O2
-●
+ O3
O3
-●
+ O2
O3
-●
+ H+
 HO●
3
HO●
3
OH●
+ O2
- Tổng hợp các phương trình trên có thể viết lại dưới dạng sau đặc
trưng cho quá trình peroxon O3/H2O2
H2O2 + 2O3
2 OH●
+ 3O2 d. Qúa trình catazon[56]
Hoạt tính oxy hóa của ozon có thể được nâng cao ngoài việc đưa thêm
vào hệ H2O2 làm chất khơi mào cho sự phân hủy ozon, còn có thể đưa thêm
vào hệ các chất xúc tác đồng thể hoặc dị thể. Qúa trình này được gọi chung là
quá trình catazon.
Catazon là một quá trình xử lý loại bỏ các hợp chất hữu cơ trong nước và
nước thải bằng cách oxy hóa xúc tác với ozon. Chất xúc tác và hydro peroxit
(H2O2) có thể được đưa vào phản ứng.
Chất xúc tác kiềm: thực hiện phản ứng ozon hóa với môi trường pH cao
có tác dụng nâng cao đáng kể khả năng oxy hóa của ozon. Nguyên nhân vì
môi trường pH cao phản ứng giữa ion hydroxyt và ozon dẫn đến sự hình
thành gốc anion superoxyt và gốc hydro peroxyt:
O3 + OH-

HO●
2 + O2
-
Bằng phản ứng giữa ozon và gốc anion superoxyt O2
-
, gốc anion ozonit
●
O3
-
được hình thành, sau đó lập tức phân hủy khi có mặt O3 và tạo ra gốc
OH●
. Kết quả là 3 phân tử ozon tạo ra được 2 gốc hydroxyl OH●
như sau:
3O3+OH-
+H+
2OH●
+4O2
Chất xúc tác ion kim loại: xử lý nước thải bằng ozon với các chất xúc tác
đồng thể sulfat Fe2+
, Mn2+
, Ni2+
hoặc Co2+
có tác dụng loại bỏ chất ô nhiễm
hữu cơ cao hơn so với khi sử dụng ozon.

Assignment, Essay
Trang 15

Assignment, Essay
2.2.5. Phương pháp hấp phụ
2.2.5.1. Hiện tượng hấp phụ
Hấp phụ: Là hiện tượng tăng nồng độ của chất bị hấp phụ (adsorbate) lên
bề mặt chất hấp phụ (adsorbent). Chất đã bị hấp phụ chỉ tồn tại trên bề mặt
chất rắn (chất hấp phụ), không phân bố đều khắp trong toàn bộ thể tích chất
hấp phụ nên còn gọi là quá trình phân bố 2 chiều [77].
Điều này khác với quá trình hấp thụ: Chất bị hấp thụ sau khi được làm
giàu phân bố đều khắp trong thể tích chất hấp thụ [77].
Khi bị hấp phụ lên bề mặt một chất rắn, chất bị hấp phụ chiếm chỗ của
một cấu tử nào đó và đẩy nó ra khỏi vị trí mà nó đã gắn trên đó thì hiện tượng
này gọi là trao đổi ion [77].
Hiện tượng hấp phụ xảy ra do lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị
hấp phụ, trong đó [77]:
- Lực tương tác giữa các phân tử gây ra hấp phụ vật lý, trao đổi ion.
- Lực nội phân tử gây ra hấp phụ hóa học.
* Trong thực tế, sự phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học chỉ là
tương đối vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt. Trong một số quá trình hấp
phụ xảy ra đồng thời cả hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học [77].
Hấp phụ trong môi trường nước:
Trong nước, tương tác giữa một chất hấp phụ và bị hấp phụ khá phức tạp
vì trong hệ có ít nhất 3 thành phần gây tương tác là: nước – chất hấp phụ -
chất bị hấp phụ [77].
Do có mặt dung môi nên trong hệ sẽ xảy ra quá trình hấp phụ cạnh tranh
giữa chất bị hấp phụ và dung môi trên bề mặt chất hấp phụ. Cặp nào có tương
tác mạnh thì xảy ra hấp phụ cho cặp đó. Tính chọn lọc của cặp tương tác phụ
thuộc vào [77]:
- Độ tan của chất bị hấp phụ trong nước.
- Tính ưa hoặc kỵ nước của chất hấp phụ.
- Mức độ kỵ nước của chất bị hấp phụ trong nước.
Khả năng hấp phụ của chất tan (chất bị hấp phụ) lên chất hấp phụ phụ
thuộc vào tính tương đồng giữa chất bị hấp phụ và chất hấp phụ về độ phân
cực [77]:

Assignment, Essay
Trang 16

Assignment, Essay
- Chất không phân cực (chất hữu cơ) hấp phụ tốt trên chất hấp phụ không
phân cực (than hoạt tính) và ngược lại.
- Một chất tan có độ phân cực cao hơn nước có thể hấp phụ tốt trên chất
hấp phụ phân cực.
- Cùng bản chất hóa học mà có PTL khác nhau thì cấu tử có PTL sẽ hấp
phụ tốt hơn nếu không bị ràng buộc bởi hiệu ứng “rây phân tử”.
- Với một số chất bị hấp phụ có độ phân cực cao (VD; Các ion kim loại,
một số dạng phức oxi anion SO4
2-
, PO4
3-
, CrO4
2-
,...) quá trình hấp phụ xảy
ra do tương tác tĩnh điện. Với các ion cùng hóa trị thì loại có kích thước lớn sẽ
hấp phụ tốt hơn do có độ phân cực cao hơn và lớp vỏ hydrat nhỏ hơn. Lớp vỏ
hydrat là yếu tố cản trở tương tác tĩnh điện.
Điều rất đáng chú ý là tốc độ hấp phụ trong nước xảy ra chậm hơn nhiều
so với hấp phụ trong pha khí, nguyên nhân chủ yếu là do quá trình chuyển
khối, khuếch tán chậm. Do đó, trong thực tiễn công nghệ, dung lượng hấp phụ
của một hệ rất ít khi được sử dụng triệt để, nhất là đối với các chất hấp phụ có
dung lượng hấp phụ cao (diện tích bề mặt lớn, kích thước mao quản nhỏ) [77].
Kết quả sử dụng ngoài thực tiễn vì vậy đôi lúc có điều trái ngược, do sự
tương tác giữa yếu tố động học và cân bằng hấp phụ trong môi trường nước
hay do các yếu tố hấp phụ hỗn hợp [14]:
- Chất hấp phụ có dung lượng cao có kết quả sử dụng kém hơn loại có
chất lượng thấp;
- Chất hấp phụ có tính chọn lọc cao hấp phụ kém chất hấp phục có tính
chọn lọc thấp.
2.2.5.2. Giải hấp phụ
Đây là quá trình ngược với quá trình hấp phụ, tách chất bị hấp phụ ngay
trên bề mặt chất rắn ra ngoài dung dịch. Giải hấp phụ dựa trên nguyên tắc sử
dụng các yếu tố bất lợi với quá trình hấp phụ [77].
Đối với hấp phụ vật lý, để làm giảm khả năng hấp phụ có thể tác động
thông qua 5 yếu tố sau [77]:
- Giảm nồng độ chất bị hấp phụ ở dung dịch để thay đổi thế cân bằng hấp
phụ.
- Tăng nhiệt độ làm lệch hệ số cân bằng vì hấp phụ là quá trình tỏa nhiệt,
thực chất là làm yếu tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ.

Assignment, Essay
Trang 17

Assignment, Essay
- Thay đổi bản chất tương tác của hệ thông qua thay đổi pH môi trường.
- Sử dung tác nhân hấp phụ mạnh hơn để đẩy các chất đã hấp phụ trên bề
mặt chất rắn.
- Sử dụng tác nhân vi sinh vật.
* Giải hấp phụ là phương pháp tái sinh chất hấp phụ để có thể tiếp tục sử
dụng lại, nên nó mang đặc trưng về hiệu quả kinh tế. Nếu chất hấp phụ rẻ mà
tái sinh tốn kém thì chỉ nên sử dụng chất hấp phụ một lần rồi bỏ. Vì vậy, khi
tái sinh cần tính toán kỹ hiệu quả kinh tế [77].
* Dựa trên nguyên tắc giải hấp phụ nêu trên, có thể sử dụng 3 phương
pháp tái sinh: Tái sinh nhiệt, phương pháp hóa lý và phương pháp vi sinh vật
[77].
2.2.5.3. Dung lượng và hiệu suất hấp phụ
Dung lượng hấp phụ (q) là lượng chất bị hấp phụ (độ hấp phụ) bởi 1 gam
chất hấp phụ rắn được tính theo công thức [77]:
q = ( C0
−C) × V
m
Trong đó: q - lượng chất bị hấp phụ (mg/g);
C0, C - nồng độ ban đầu và nồng độ cân bằng của chất bị hấp
phụ (mg/l);
V - thể tích dung dịch (l);
m - khối lượng chất hấp phụ (g).
* Hiệu suất hấp phụ: Hiệu suất hấp phụ (H) là tỉ số giữa nồng độ dung
dịch bị hấp phụ (C) và nồng độ dung dịch ban đầu C0 [77].
H = C0−C × 100%
C0
* Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt:
Một hệ hấp phụ khi đạt đến trạng thái cân bằng, lượng chất bị hấp phụ là
một hàm của nhiệt độ, áp suất hoặc nồng độ của chất bị hấp phụ [77]:
q = f(T, P hoặc C)
Ở nhiệt độ không đổi (T = const), đường biểu diễn q = fT(P hoặc C)
được gọi là đường hấp phụ đẳng nhiệt. Đường hấp phụ đẳng nhiệt biểu diễn
sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ tại một thời điểm vào nồng độ cân bằng
hoặc áp suất của chất bị hấp phụ tại thời điểm đó ở một nhiệt độ xác định
[77].
Trang 18

Assignment, Essay
Đối với chất hấp phụ là chất rắn, chất bị hấp phụ là chất lỏng, khí thì
đường hấp phụ đẳng nhiệt được mô tả qua các phương trình hấp phụ đẳng
nhiệt Henry, Freundlich, Langmuir,… [77].
Người ta còn có thể sử dụng nhiều các dạng phương trình đẳng nhiệt
khác nhau để mô tả cân bằng hấp phụ như: Dubinin, Frumkin, Tempkin tùy
thuộc vào bản chất của hệ và các điều kiện tiến hành quá trình hấp phụ. Luận
án này sẽ nghiên cứu cân bằng hấp phụ của vật liệu hấp phụ (VLHP) đối với
ba ion kim loại Cr (VI), Cd (II) và Pb (II) trong môi trường nước theo mô
hình đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich [77].
* Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir:
Khi thiết lập phương trình hấp phụ, Langmuir đã xuất phát từ các giả
thuyết sau [77]:
- Tiểu phân bị hấp phụ liên kết với bề mặt tại những trung tâm xác định.
- Mỗi trung tâm chỉ hấp phụ một tiểu phân.
- Bề mặt chất hấp phụ là đồng nhất, nghĩa là năng lượng hấp phụ trên các
trung tâm là như nhau và không phụ thuộc vào sự có mặt của các tiểu phân
hấp phụ trên các trung tâm bên cạnh.
Phương trình Langmuir được xây dựng cho hệ hấp phụ khí rắn, nhưng
cũng có thể áp dụng cho hấp phụ trong môi trường nước để phân tích các số
liệu thực nghiệm [77].
Trong pha lỏng phương trình có dạng:
q = qmax
.
1+ .
Trong đó: KL - hằng số (cân bằng) hấp phụ Langmuir;
q - dung lượng hấp phụ (lượng chất bị hấp phụ/1 đơn vị
chất hấp phụ);
qmax - dung lượng hấp phụ tối đa của chất hấp phụ
(lượng chất bị hấp phụ/1 đơn vị chất hấp phụ);
C - nồng độ dung dịch hấp phụ.
Phương trình có thể viết dưới dạng:
q = qmax = qmax
1
+
+

Assignment, Essay
Trang 19

Assignment, Essay
2.2.5.4. Đặc tính của chất hấp phụ
Một hệ hấp phụ có dung lượng cao hay thấp trước hết phụ thuộc vào lực
tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ [77].
Thông thường người ta dùng những đại lượng sau để đặc trưng cho cấu
trúc vật liệu rắn hấp phụ [77].
- Bề mặt riêng: diện tích bề mặt tính cho một đơn vị khối lượng. Đó là
tổng diện tích bề mặt bên trong mao quản và bên ngoài các hạt.(đơn vị m2.g-
1). Chất hấp phụ có diện tích bề mặt riềng lớn sẽ có khả năng hấp phụ tốt hơn
so với chất hấp phụ cùng bản chất nhưng có diện tích bề mặt thấp hơn. Diện
tích bề mặt tăng theo độ phân tán. Độ phân tán càng lớn thì diện tích bề mặt
tính theo đơn vị khối lượng (diện tích riêng) càng cao [77].
- Thể tích lỗ xốp (mao quản) riêng: không gian rỗng tính cho một đơn vị
khối lượng. Nó bao gồm độ rỗng giữa các hạt và bên trong mỗi hạt [77].
- Cấu trúc xốp của chất hấp phụ [77].
* Độ xốp của chất hấp phụ: Trong vật liệu xốp, thể tích của nó gồm 2 phần:
Phần chất rắn (Vrắn) và phần không gian rỗng (Vtổng-Vrắn) [77].
Độ xốp β được định nghĩa là tỷ lệ giữa thể tích phần rỗng (Vtổng-Vrắn)
trên thể tích tổng (Vtổng) [77]:
β = Vtổng − Vrắn = 1 − Vrắn
Vtổng
Vtổng
= ổ
=
ắ
Trong đó: ρt là khối lượng riêng thực;
ρb là khối lượng riêng biểu kiến;
m là khối lượng chất hấp phụ.
= 1 − ρb ρt
* Mao quản và sự phân bố theo độ lớn:
Phân bố kích thước của các mao quản hoặc phân bố lỗ xốp dựa trên những
giả thiết về hình dáng mao quản. Sự phân bố đó được xác định theo sự biến đổi
của thể tích hoặc bề mặt lỗ xốp (mao quản) với kích thước mao quản [77].
Các mao quản được IUPAC (Hội hóa học ứng dụng quốc tế) phân chia
theo độ lớn của bán kính, dựa vào cơ chế hấp phụ trong pha hơi [77]:
Trang 20

Assignment, Essay
- Mao quản nhỏ (micropore): Đường kính ≤ 20Å (2nm), cơ chế hấp phụ
trong vùng mao quản nhỏ là cơ chế lấp đầy thể tích mao quản [77].
- Mao quản trung bình (mesopore): Đường kính 20-500Å (2-50nm), cơ chế
hấp phụ trong vùng mao quản trung bình có liên quan đến hiện tượng ngưng tụ
mao quản, tức là hiện tượng hơi hóa lỏng lúc áp suất thấp hơn áp suất bão hòa do
các phân tử bị hạn chế chuyển động trong vùng mao quản này [77].
- Mao quản lớn (macropore): Đường kính ≥ 500Å (50nm), cơ chế hấp
phụ có thể xảy ra theo kiểu đơn lớp, đa lớp, nhưng không có hiện tượng
ngưng tụ mao quản [77].
* Một số chất hấp phụ: Than hoạt tính, Silicagel, Nhôm oxit, polyme, sắt
oxit, chất hấp phụ vô cơ tự nhiên như (khoáng sét và zeolit tự nhiên), zeolit
tổng hợp, các vật liệu mao quản trung bình [77].
2.3. Tổng quan về Mắc-ca
Cây Mắc-ca có nguồn gốc từ vùng 25 – 310 vĩ độ Nam thuộc Australia,
được các nhà khoa học phát hiện từ rừng cây bụi ở Queensland vào năm 1857,
đặt tên là chi Macadamia [23]. Vỏ hạt Mắc-ca có thể làm tham hoạt tính khi
đốt ở nhiệt độ cao. Vỏ hạt Mắc-ca có diện tích bề mặt cao hơn các loại vỏ hạt
khác và hàm lượng tro của chúng rất thấp (dưới 1%) [24].
Theo Penoni et al., (2011) [25] cho thấy đối với mỗi tấn hạt Mắc-ca tạo ra
70 – 77% vỏ. Hằng năm các công ty chế biến hạt ở Việt Nam sản xuất ra hàng
nghìn tấn hạt và thải ra hàng chục nghìn tấn vỏ. Vỏ có thể được một số công ty
mỹ nghệ mua về làm đồ thủ công nhưng chiếm tỉ lệ rất nhỏ. Phần lớn chúng
được đem bỏ hoặc làm nhiên liệu đốt.
Tuy vỏ Mắc-ca không có giá trị kinh tế cao như nhân thậm chí còn được
cho là phế phẩm thải bỏ, nhưng do nhu cầu tiêu thụ không ngừng tăng trên
môi trường đòi hỏi nhiều nghiên cứu chuyên sâu để xử lý vỏ Mắc-ca . Kết quả
phân tích sơ bộ cho thấy trong vỏ Mắc-ca có các thành phần khác như
cellulose, ligiin, hemicellulose và các hợp chất dễ bay hơi.
Năm 2015, Bada và cộng sự tiến hành phân tích nhiệt DTG vỏ Mắc-ca
lấy từ tỉnh KwaZulu-Natal, Nam Phi và thu được một số kết quả cụ thể sau:
hàm lượng Carbon 49.7%, Oxy 35.2%, Hidro 6.2%, Sulphur, Nito chiếm
0.3% và lượng tro 0.33% [10].

Assignment, Essay
Trang 21

Assignment, Essay
2.4. Tổng quan về than hoạt tính
2.4.1. Khái niệm
Than hoạt tính là một vật liệu dạng cacbon đã được xử lý để mang lại
một cấu trúc xốp, do đó có diện tích bề mặt rất lớn. Thành phần chính của
than hoạt tính là nguyên tố cacbon ở dạng vô định hình, hàm lượng khoảng
85% - 95%. Ngoài ra, than hoạt tính còn chứa các nguyên tố loại này được tạo
ra từ nguồn nguyên liệu ban đầu hoặc liên kết với cacbon trong suốt quá trình
hoạt hóa và các quá trình khá [4].
2.4.2. Đặc điểm của than hoạt tính

Cấu trúc của than hoạt tính

Sau quá trình điều chế, nguyên liệu ban đầu sẽ trở thành than hoạt tính
với nhiều kích thước khác nhau. Dựa vào đó người ta phân làm 2 dạng chính:
Than hoạt tính dạng bột (PAC) là những hạt có kích thước nhỏ hơn 0.177 mm
đường kính trung bình 0.15 đến 0.25 mm, hay Than hoạt tính dạng hạt (GAC)
kích cỡ phổ buến 12 × 40 và 8 × 30 mesh. Ngoài ra, còn có than hoạt tính
dạng nén (EAC) là sự kết hợp than hoạt tính bột với một chất kết dính có dạng
khối hình trụ, đường kính từ 0.8 đến 130 mm [6].
Than hoạt tính có lỗ xốp từ 1nm đến vài nghìn nm. Dubinin đề xuất một
cách phân loại lỗ đã được IUPAC chấp nhận. Sự phân loại này dựa trên chiều
rộng của chúng, thể hiện khoảng cách giữa các thành của một lỗ xốp hình
rãnh hay bán kính của lỗ dạng hình ống. Các lỗ được chia thành 3 nhóm: lỗ
nhỏ (Microprores), lỗ trung (Mesopore), lỗ lớn (Macropore).
2.4.3. Cơ chế của than hoạt tính
Cơ chế làm việc của than hoạt tính bao gồm 2 giai đoạn là lọc thô và hấp
phụ. Ở giai đoạn đầu, các tạp chất, các chất hữu cơ kích thước lớn được giữ
lại trên bề mặt than do chúng lớn hơn đường kính của lỗ xốp. Giai đoạn tiếp
theo là giai đoạn hấp phụ, các phân tử hữu cơ nhỏ, các ion kim loại nặng được
hấp phụ vào bề mặt hệ thống lỗ xốp của than. Những lỗ xốp có kích thước
macro (> 50nm) có nhiệm vụ vận chuyển chất hấp phụ tới những lỗ xốp meso
và micro. Ở những lỗ xốp micro cơ chế hấp thụ là lấp đầy, lực hấp phụ ở đây
rất lớn do hiệu ứng nhân đôi của 2 thành ống. Còn ở những lỗ xốp meso (2 <
d < 50nm) thì cơ chế hấp phụ là ngưng tụ mao quản.

Assignment, Essay
Trang 22

Assignment, Essay
2.4.4. Ứng dụng của than hoạt tính
Ngày nay than hoạt tính đang được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh
vực của cuộc sống như:
- Trong xử lý nước thải: than hoạt tính được dùng để xử lý nguồn nước ô
nhiễm từ những nhà máy, xí nghiệp, bệnh viên, trường học,… Những nguồn
nước thải này, thường chứa một lượng lớn các chất thải hữu cơ, khi phân hủy
sẽ gây ra ô nhiễm môi trường xung quanh và có những mùi hôi rất khó chịu.
Sau khi được xử lý qua than hoạt tính, các chất hữu cơ sẽ này bị hấp thụ vào
than, nước thải sẽ không còn có mùi hôi, thối cũng như đảm bảo được tiêu
chuẩn vệ sinh môi trường.
- Loại bỏ các kim loại nặng nguy hiểm: nước thải của một số ngành sản
xuất công nghiệp có chứa một lượng lớn những kim loại nặng như Hg, Cd, Pb,
As, Sb, Cr, Cu, Zn, Mn,… Nếu các kim loại này không được loại bỏ triệt để sẽ
đi vào nguồn nước sinh hoạt. Một số có thể gây ra các bệnh tật hiểm nghèo, số
khác có thể làm giảm chất lượng cuộc sống. Con người cũng như động vật
nếu uống phải nguồn nước này, theo thời gian sẽ tích tụ và sinh ra nhiều bệnh
tật. Than hoạt tính có khả năng hấp thụ nhiều kim loại nặng và cho phép thu
hồi những kim loại này sau khi hấp thụ.
- Trong công nghệ hóa học: than hoạt tính có thể được sử dụng làm chất
xúc tác cho nhiều quá trình hóa học, hoặc được sử dụng làm nguyên liệu, chất
mang, giá thể sinh học cho nhiều quá trình khác.
- Trong y tế: than hoạt tính được dùng trong việc chữa trị ngộ độc thức
ăn cũng như được ứng dụng trong sản xuất nhiều loại thuốc, dược phẩm như:
trong thành phần của Carbogast trị đau dạ dày và đường ruột, Carbotrim trị
nhiễm khuẩn và ngộ độc thức ăn,…
- Làm vật liệu lọc: than hoạt tính được dùng để lọc nước sinh hoạt hàng
ngày. Hiện nay, than hoạt tính được sử dụng trong hầu hết các hệ thống lọc
nước phổ biến trên thị trường. Ngoài ra, than hoạt tính còn được dùng để lọc
không khí, diệt khuẩn và được ứng dụng trong các hệ thống điều hòa không
khí, được dùng trong đầu lọc thuốc lá, trong những mặt nạ phòng độc,…
- Trong công nghiệp khai khoáng: việc sử dụng than hoạt tính trong việc
chiết xuất vàng, bạc và những kim loại quý khác là một công nghệ mới và
đang tỏ ra rất hiệu quả.

Assignment, Essay
Trang 23

Assignment, Essay
- Trong công nghiệp mỹ phẩm: than hoạt tính có thể được dùng để làm
mặt nạ trắng da, dùng trong kem đánh răng, cũng như xà bông than hoạt tính.
2.5. Tổng quan về vật liệu Nano
2.5.1. Khái niệm
Vật liệu nano: là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước
nanomet. Chúng có đặc tính nổi trội như: kích thước đặc biệt <10 nm, tỷ lệ bề
mặt/ thể tích lớn, có tiềm năng phản ứng cao, tạo ra hiệu ứng cộng hưởng bề
mặt Plasmon… Tính chất của vật liệu nano bắt nguồn từ kích thước nanomet
của chúng ta đã đạt tới kích thước tới hạn của nhiều tính chất hóa lý của vật
liệu thông thường. Kích thước vật liệu nano trãi dài một khoảng từ vài nm đến
vài trăm nm phụ thuộc vào bản chất vật liệu và tính chất cần nghiên cứu.
2.5.2. Tính chất chung vật liệu Nano

Hiệu ứng bề măt

Khi kích thước vật liệu đạt đến cỡ nanomet thì số nguyên tử trên bề mặt
là tương đối lớn so với tổng số nguyên tử của vật liệu. Do nguyên tử trên bề
mặt có nhiều tính chất khác biệt so với tính chất của các nguyên tử ở bên
trong lòng vật liệu nên khi kích thước vật liệu giảm đi thì hiệu ứng có liên
quan đến các nguyên tử bề mặt thể hiện một cách rõ rệt. Kích thước hạt càng
bé thì hiệu ứng càng lớn và ngược lại.
Bảng 2. 1. Số nguyên tử và năng lượng bề mawtk của hạt nano hình
cầu (R.Nagarajan)
Đường kính Tỉ số nguyên Năng lượng
Năng lượng
Số nguyên bề mặt trên
hạt nano tử trên bề bề mặt
tử năng lượng
(nm) mặt (%) (erg/mol)
tổng (%)
10 30.000 20 4,8.1011
7,6
5 4.000 40 8,6.1011
14,3
2 250 80 2.04.1012
14,3
1 30 90 9,23.1012
82,2

Assignment, Essay
Trang 24

Assignment, Essay

Hiệu ứng kích thước

Khác với hiệu ứng bề mặt, hiệu ứng kích thước của vật liệu nano đã làm
cho vật liệu này có nhiều đặc điểm khác vật liệu truyền thống. Mỗi một vật liệu
đều được quy định bởi một độ dài đặc trưng còn được gọi là kích thước tới hạn.
Khi các độ dài đặc trưng thể hiện tính chất của vật liệu đều có kích thước
nanomet đã tạo thành tên gọi “vật liệu nano” mà ngày nay ta thường nghe. Ở
dạng vật liệu khối, kích thước vật liệu lớn hơn nhiều lần so với độ dài đặc trưng
của vật liệu nano. Nhưng khi kích thước của vật liệu được so sánh với độ dài đặc
trưng thì tính chất có liên quan bị thay đổi đột ngột, khác hẳn so với tính chất đã
biết trước đó. Cùng một vật liệu và kích thước, khi xem xét tính chất này thì
khác so với vật liệu khối nhưng với tính chất khác thì không có đặc biệt. Tuy
nhiên, hiệu ứng bề mặt luôn luôn thể hiện dù ở bất cứ kích thước nào[tltk].

Cơ chế hấp phụ trên Nano than

Dù là than hoạt tính ở dạng kích thước nào thì cơ chế hoạt động vẫn tuân
theo nguyên lý hấp phụ. Hấp phụ: Là hiện tượng tăng nồng dộ của chất bị hấp
phụ (adsorbate) lên bề mặt hấp phụ (adsorbent). Chất đã bị hấp phụ chỉ tồn tại
trên bề mặt chất rắn (chất hấp phụ) [7,8]. Trên than hoạt tính xảy ra cả hiện
tượng hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học, sự hấp phụ vật lý xảy ra do cấu trúc
của than hoạt tính được đặc trưng bởi cấu trúc xốp đa phân tán tạo nên các kẽ
hở (lỗ xốp) có kích thước và sự phân bố theo thể tích lỗ theo kích thước.
Ở giai đoạn đầu, các tạp chất, các chất hữu cơ kích thước lớn được giữ
lại trên bề mặt than do chúng lớn hơn đường kính của lỗ xốp. Giai đoạn tiếp
theo là giai đoạn hấp phụ, các phân tử hữu cơ nhỏ, các ion kim loại nặng được
hấp phụ vào bề mặt hệ thống lỗ xốp của than. Những lỗ xốp có kích thước
macro (> 50nm) có nhiệm vụ vận chuyển chất hấp phụ tới những lỗ xốp meso
và micro. Ở những lỗ xốp micro cơ chế hấp thụ là lấp đầy, lực hấp phụ ở đây
rất lớn do hiệu ứng nhân đôi của 2 thành ống. Còn ở lỗ xốp meso (2 < d <
50nm) thì cơ chế hấp phụ là ngưng tụ mao quản.
2.5.3. Điều chế than kích thước nano
Về cơ bản công nghệ chế tạo than hoạt tính được thực hiện từ hai bước
chính đó là than hóa và hoạt hóa. Việc chọn lựa cách thức thực hiện phụ thuộc
vào nguồn nguyên liệu đầu vào củng như chất lượng của than đầu ra.

Assignment, Essay
Trang 25

Báo cáo tốt nghiệp Nghiên cứu điều chế Nano than biến tính bằng H2O2 kết hợp với sắt hóa trị zero từ vỏ hạt Maccadia để xử lý màu Methylene Orange

Báo cáo tốt nghiệp Nghiên cứu điều chế Nano than biến tính bằng H2O2 kết hợp với sắt hóa trị zero từ vỏ hạt Maccadia để xử lý màu Methylene Orange

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Báo cáo tốt nghiệp Nghiên cứu điều chế Nano than biến tính bằng H2O2 kết hợp với sắt hóa trị zero từ vỏ hạt Maccadia để xử lý màu Methylene Orange

Similar to Báo cáo tốt nghiệp Nghiên cứu điều chế Nano than biến tính bằng H2O2 kết hợp với sắt hóa trị zero từ vỏ hạt Maccadia để xử lý màu Methylene Orange (20)

More from lamluanvan.net Viết thuê luận văn

More from lamluanvan.net Viết thuê luận văn (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (8)

Báo cáo tốt nghiệp Nghiên cứu điều chế Nano than biến tính bằng H2O2 kết hợp với sắt hóa trị zero từ vỏ hạt Maccadia để xử lý màu Methylene Orange