Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu so sánh hiệu quả xử lý dầu khoáng của một số loại vỏ sầu riêng

Chia sẻ: Diệp Nhất Thiên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:118

Thêm vào BST

Báo xấu

47
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nhằm mục đích so sánh khả năng hấp phụ dầu của 3 loại VSR (RI 6, 6H, CB) từ đó chọn ra loại VLHP tốt nhất từ 3 loại VSR (RI 6, 6H, CB) và ứng dụng sử lý nguồn nước biển nhiễm dầu. Việc khảo sát khả năng hấp phụ dầu khoáng của một số loại vỏ sầu riêng mang một ý nghĩa hết quan trọng bởi đây là một loại phế thải nông nghiệp rất phổ biến ở Việt Nam. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu so sánh hiệu quả xử lý dầu khoáng của một số loại vỏ sầu riêng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SO SÁNH HIỆU QUẢ XỬ LÝ DẦU KHOÁNG CỦA MỘT SỐ LOẠI VỎ SẦU RIÊNG Ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS. THÁI VĂN NAM Sinh viên thực hiện : LÊ VĂN MINH MSSV: 1411090519 Lớp: 14DMT04 TP. Hồ Chí Minh, Năm 2018
LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng em. Các số liệu, kết quả nêu trong đồ án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Em xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong đồ án đã được chỉ rõ nguồn gốc. Sinh viên thực hiện đồ án (Ký và ghi rõ họ tên) LÊ VĂN MINH i
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, Em xin gửi đến thầy PGS.TS. Thái Văn Nam lòng tri ân sâu sắc. Trong suốt quá trình thực hiện đồ án, thầy PGS.TS. Thái Văn Nam là người đã tận tình hướng dẫn, định hướng và cung cấp những góp ý cần thiết để em có thể hoàn thành bản đồ án này. Không chỉ học hỏi được kiến thức của thầy, em còn học được ở thầy phương pháp nghiên cứu, cách thức làm việc khoa học và cũng như sự nhiệt tâm của người thầy với học trò. Để có được kiến thức như hôm nay, em xin chân thành cảm ơn chân thành đến Ban lãnh đạo nhà trường, cùng toàn thể các Thầy Cô trong Viện Khoa Học Ứng Dụng Hutech, trường đại học Công nghệ TP.HCM. Em xin gửi lời cảm ơn thầy Th.S Trịnh Trọng Nguyễn và KS Phạm Thị Hoài Phương, người đã có những góp ý quý báu cũng như đã cung cấp cho em nhiều tài liệu tham khảo có giá trị liên quan đến đề tài nghiên cứu này, và đã giúp đỡ em trong các việc tiến hành các thí nghiệm kiểm chứng. Ngoài ra em xin gửi lời cám ơn đến sự hỗ trợ của Quý Thầy Cô đang công tác tại Phòng Thí nghiệm Viện Khoa Học Ứng Dụng, trường đại học Công nghệ TP.HCM, nơi em đã tiến hành các thí nghiệm kiểm chứng. Sau cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các người thân, bạn bè những người đã luôn động viên và hỗ trợ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu Sinh viên thực hiện đồ án (Ký và ghi rõ họ tên) LÊ VĂN MINH ii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii MỤC LỤC ................................................................................................................ iii DANH MỤC BẢNG .............................................................................................. viii DANH MỤC ĐỒ THỊ ............................................................................................. ix DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................x MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 1. ĐẶT VẤN ĐỀ .........................................................................................................1 2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU....................................................................................5 2.1. Mục tiêu lâu dài ....................................................................................................5 2.2. Mục tiêu cụ thể .....................................................................................................6 3. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI .......................................................................................6 4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN .............................................................6 4.1. Khoa học ..............................................................................................................6 4.2. Thực tiễn ..............................................................................................................6 5. TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI .......................................................................................7 6. CẤU TRÚC CỦA ĐỀ TÀI .....................................................................................7 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..................................................................9 1.1. HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM DẦU TẠI VIỆT NAM ........................................9 1.1.1. Sơ lược về dầu và ô nhiễm dầu [10] ................................................................9 1.1.2. Sự cố tràn dầu ở Việt Nam từ năm 2004 đến nay [41] ..................................10 1.1.3. Nồng độ dầu tại một số cảng biển Việt Nam ..................................................11 1.1.4. Ô nhiễm dầu tại các khu vực tổng kho xăng dầu [36] ....................................13 1.1.5. Ô nhiễm dầu tại các nhà máy lọc dầu, giàn khoan và nhà máy sản xuất dầu nhờn [18] ...................................................................................................................14 1.1.6. Ô nhiễm dầu tại các khu vực rửa xe ................................................................16 iii
1.1.7. Ảnh hưởng của sự cố tràn dầu [3] ...................................................................17 1.2. VỎ SẦU RIÊNG ................................................................................................20 1.2.1. Nguồn gốc của VSR ........................................................................................20 1.2.2. Ngành trồng sầu riêng ở Việt Nam .................................................................22 1.3. QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ ....................................................................................25 1.3.1. Khái niệm hấp phụ ..........................................................................................25 1.3.2. Cơ chế của quá trình hấp phụ [34] ..................................................................25 1.3.3. Phân loại quá trình hấp phụ [34] .....................................................................26 1.4. CÁC LOẠI VẬT LIỆU HẤP PHỤ DẦU HIỆN NAY [7] ................................26 1.4.1. Vật liệu hấp phụ dầu hữu cơ tổng hợp ............................................................26 1.4.2. Vật liệu hấp phụ dầu hữu cơ có nguồn gốc thiên nhiên ..................................27 1.4.3. Vật liệu hấp phụ dầu vô cơ..............................................................................27 1.5. CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ...................................................................28 1.5.1. Các nghiên cứu về vật liệu hấp phụ dầu .........................................................28 1.5.2. Các nghiên cứu về khả năng hấp phụ của vỏ sầu riêng ..................................31 CHƯƠNG 2. NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .36 2.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..............................................................................36 2.1.1. Nội dung 1: Tổng hợp, biên hội các tài liệu có liên quan ...............................36 2.1.2. Nội dung 2: Chế tạo và khảo sát vật liệu hấp phụ từ VSR .............................36 2.1.3. Nội dung 3: Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ. ..............36 2.1.4. Nội dung 4: Khảo sát khả năng hấp phụ của 3 VSR ( 6H, RI6, CB). So sánh khả năng hấp phụ dầu của VSR với một số vật liệu khác. ........................................36 2.1.5. Nội dung 5: Khảo sát ảnh hưởng độ mặn đến khả năng hấp phụ của vật liệu. Ứng dụng vật liệu VSR trong xử lý nước mặn nhiễm dầu. ......................................36 2.2. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU ...............................................................................37 2.2.1. Nguyên liệu .....................................................................................................37 2.2.2. Hóa chất ..........................................................................................................37 2.2.3. Nước mặn nhiễm dầu ......................................................................................37 iv
2.2.4. Thiết bị, dụng cụ .............................................................................................38 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......................................................................39 2.3.1. Cơ sở lý luận ...................................................................................................39 2.3.2. Phương pháp cụ thể .........................................................................................43 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................56 3.1. CHẾ TẠO VẬT LIỆU VÀ KHẢO SÁT VẬT LIỆU HẤP PHỤ ......................56 3.1.1. Chế tạo vật liệu hấp phụ ..................................................................................56 3.1.2. Hình thái bề mặt, màu sắc, cấu trúc của vật liệu .............................................58 3.2. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ dầu của vật liệu .........................................68 3.2.4. Kết quả khảo sát của độ mặn đến quá trình hấp phụ.......................................75 3.3. Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ ......................................78 3.4. Nghiên cứu ứng dụng trên nguồn nước biển nhiễm dầu ....................................80 KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ .......................................................................................83 1. KẾT LUẬN ...........................................................................................................83 2. KIẾN NGHỊ ..........................................................................................................84 3. PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN ......................................................................84 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................1 1. Tài liệu tiếng Việt....................................................................................................1 2. Tài liệu nước ngoài..................................................................................................3 3. Tài liệu từ các địa chỉ website .................................................................................4 DANH MỤC PHỤ LỤC............................................................................................7 PHỤ LỤC 1: KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DẦU CỦA VSR – M ....................................1 PHỤ LỤC 2: KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DẦU CỦA VSR - AS ...................................3 PHỤ LỤC 3: ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ MẶN ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA VSR - AS VÀ SO SÁNH VỚI HIỆU SUẤT HẤP PHỤ ...........................................5 v
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU 1. Các từ viết tắt Từ viết tắt Tiếng anh Tiếng Việt ANOVA ANalysis Of VAriance Phân tích phương sai CMC Carboxy Methyl Cellulose Cation hexadexylPiridin Clorua CPC Chất hoạt động bề mặt monohydrate DO Diesel Oil Dầu diesel ĐH Đại học HST Hệ sinh thái Korea Atomic Energy Research Viện nghiên cứu năng lượng KAERI Institute nguyên tử Hàn Quốc KPH Không phát hiện LSD Least Significant Difference Giới hạn sai số nhỏ nhất NSX Nhà sản xuất O/W Oil/Water Nhũ dầu trong nước PGS Phó giáo sư PTN Phòng thí nghiệm ppm parts per million SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TSKH Tiến sĩ khoa học Vietnam Forum of Environmental Diễn đàn các Nhà báo Môi VFEJ Journalists trường Việt Nam vi
VLHP Vật liệu hấp phụ VSR Vỏ sầu riêng 2. Các ký hiệu Vỏ sầu riêng bổ sung acid VSR-AS béo Vỏ sầu riêng chuổng bò CB-AS bổ sung acid béo Vỏ sầu riêng RI 6 bổ sung RI6-AS acid béo Vỏ sầu riêng Sáu Hữu bổ 6H-AS sung acid béo VSR-M Vỏ sầu riêng thô CB-M Vỏ sầu riêng chuổng bò thô RI6-M Vỏ sầu riêng RI 6 thô 6H-M Vỏ sầu riêng Sáu Hữu thô VSR-R Vỏ sầu riêng sau khi sấy khô CB-R Vỏ sầu riêng chuổng bò sau khi sấy khô RI6-R Vỏ sầu riêng RI 6 sau khi sấy khô 6H-R Vỏ sầu riêng Sáu Hữu sau khi sấy khô vii
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Hàm lượng dầu tồn tại trong nước dưới dạng nhũ tương của các tổng kho chứa xăng, dầu tại Tp.HCM ...................................................................................... 13 Bảng 1.2: Giá trị tối đa của các thông số ô nhiễm trong nước thải của kho và cửa hàng xăng dầu ........................................................................................................... 14 Bảng 1.3: Hàm lượng dầu tồn tại trong nước dưới dạng nhũ tương của các nhà máy dầu nhờn tại Tp.HCM ............................................................................................... 15 Bảng 1.4: Nước thải nhiễm dầu của các trạm xăng dầu và rửa xe ở Bangkok, Thailan ....................................................................................................................... 17 Bảng 1.5: Tỉ lệ các thành phần trong một quả sầu riêng ........................................... 22 Bảng 1.6: Thống kê diện tích và sản lượng sầu riêng ở nước ta (năm 2014) ........... 24 Bảng 2.1: Danh sách các dụng cụ, thiết bị sử dụng cho thí nghiệm ......................... 38 Bảng 3.1: Kết quả thí nghiệm làm khô vật liệu ........................................................ 56 Bảng 3.2: Các thông số thử nghiệm khảo sát khả năng hấp phụ dầu của VSR-M ... 68 Bảng 3.3: Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ dầu của VSR-M ............................... 69 Bảng 3.4: Các thông số thử nghiệm khảo sát khả năng hấp phụ dầu của VSR-AS .. 71 Bảng 3.5: Kết quả xử lý khả năng hấp phụ dầu của VSR-AS ở tỷ lệ 1:4 ................. 72 Bảng 3.6: Độ mặn của nước ...................................................................................... 75 Bảng 3.7: Các thông số thử nghiệm khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng dầu .......... 75 Bảng 3.8: Kết quả xử lý khả năng hấp phụ dầu của VSR-AS 1:4 của độ mặn ......... 76 Bảng 3.9: Các thông số thử nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc ...... 79 Bảng 3.10: Kết quả xử lý khả năng hấp phụ dầu của VSR-AS ở các móc thời gian khác nhau................................................................................................................... 80 Bảng 3.11: Các thông số thử nghiệm khả năng hấp phụ dầu của VSR-AS .............. 82 Bảng 3.12 Kết quả xử lý khả năng hấp phụ dầu của VSR-AS ở trong môi trường nước biển ................................................................................................................... 82 viii
DANH MỤC ĐỒ THỊ Đồ thị 1.1: Nồng độ dầu tại một số cảng biển của Việt Nam. (Nguồn: VFEJ.VN - Diễn đàn các nhà báo môi trường Việt Nam). .......................................................... 11 Đồ thị 1.2: Lượng dầu tràn gây ô nhiễm biển Việt Nam qua các năm. (Nguồn: Bộ tài nguyên và môi trường. ......................................................................................... 12 Đồ thị 3.1: Kết quả ghi nhận khả năng hấp phụ dầu của VSR-M và hiệu suất xử lý 69 Đồ thị 3.2: Kết quả ghi nhận khả năng hấp phụ dầu của VSR-AS ở tỷ lệ 1:4 phối trộn và hiệu suất xử lý. .............................................................................................. 73 Biều đồ 3.3: Hiệu suất hấp phụ dầu của VSR-AS với độ mặn. ................................ 79 Đồ thị 3.4: Hàm lượng dầu hấp phụ ở các móc thời gian khác nhau. ....................... 81 Đồ thị 3.5: Nồng độ dầu tại 1 số cảng biển của việt nam . ....................................... 81 ix
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Quả sầu riêng và vỏ sầu riêng. .................................................................. 21 Hình 1.2: Cơm sầu riêng. .......................................................................................... 21 Hình 1.3: Cơ chế của quá trình hấp phụ.................................................................... 26 Hình 2.1: Sơ đồ nghiên cứu. ..................................................................................... 42 Hình 2.2: Sơ đồ chế tạo VLHP từ VSR. ................................................................... 44 Hình 2.3: VSR được vứt bỏ sau khi sử dụng. ........................................................... 45 Hình 2.4: VSR được thu gom từ chợ. ....................................................................... 45 Hình 2.5: VSR được tách bỏ gai và cắt nhỏ. ............................................................. 46 Hình 2.6: VSR sau khi cắt nhỏ và sấy khô................................................................ 47 Hình 2.7: VSR được tráng phủ acid béo. .................................................................. 47 Hình 2.8: Sơ đồ bố trí thí nghiệm.............................................................................. 49 Hình 2.9: Dầu tạo thành váng sau khi tiếp xúc với nước cất. ................................... 50 Hình 2.10: Phân tích hàm lượng dầu trong nước tại PTN. ....................................... 51 Hình 3.1: Kết quả thí nghiệm làm khô vật liệu. ........................................................ 57 Hình 3.2: VSR được bảo quả trong hủ nhựa. ............................................................ 57 Hình 3.3: VSR được bảo quản trong túi nhựa........................................................... 57 Hình 3.4: Mẫu VSR-AS tạo thành những hạt không đồng đều khi phối trộn........... 58 Hình 3.5: Cấu trúc sợi celluose của VSR. ................................................................. 59 Hình 3.6: Kết quả chụp ảnh SEM của VSR thô ........................................................ 60 Hình 3.7: Kết quả chụp ảnh SEM của VSR RI6 bổ sung acid béo ở tỉ lệ 1:4. ......... 61 Hình 3.8: Ảnh SEM của vỏ trấu biến tính................................................................. 62 Hình 3.9: Bề mặt VSR-M và VSR-AS dưới kính hiển vi. ........................................ 62 Hình 3.10: VSR bổ sung acid béo (a - VSR:acid = 1:5; b - VSR:acid béo = 1:6). ... 63 Hình 3.11: Kết quả chụp ảnh TEM VSR-AS ( CB-AS) ........................................... 64 Hình 3.12: Kết quả chụp FTIR VSR ( RI6-R) .......................................................... 64 Hình 3.13: Kết quả chụp FTIR VSR ( CB-R). .......................................................... 65 Hình 3.14: Kết quả chụp FTIR VSR ( 6H-R). .......................................................... 65 Hình 3.15: Nhóm anpha- cenllulose của VSR. ......................................................... 66 x
Hình 3.16: Kết quả chụp FTIR VSR ( RI6- AS). ...................................................... 66 Hình 3.17: Kết quả chụp FTIR VSR ( CB- AS) ....................................................... 67 Hình 3.18: Kết quả chụp FTIR VSR ( 6H- AS). ....................................................... 67 Hình 3.19: Nguyên tắc kết hợp cenllulose từ VSR với acid béo. ............................. 68 Hình 3.20: So sánh kết quả chụp FTIR VSR ( R6-M, 6H-M, CB-M) ...................... 70 Hình 3.21: VSR-M hấp phụ dầu. .............................................................................. 71 Hình 3.22: VSR-AS trong môi trường nước và nước nhiễm dầu ............................. 74 Hình 3.23: VSR-AS nổi lên khi cho vào . ................................................................. 74 xi
MỞ ĐẦU 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Chuyển mình sang thế kỷ 21, nền khoa học kỹ thuật của thế giới ở một tầm cao mới nhưng nguồn năng lượng của con người sử dụng vẫn chưa đảm bảo được vấn đề môi trường, đặc biệt là các loại nguyên liệu hóa thạch trong lòng đất. Nguồn năng lượng dầu mỏ mang lại nhiều nhiều lợi ích kinh tế cho mỗi quốc gia, nhưng bên cạnh vấn đề kinh tế, việc khai thác vận chuyển dầu mỏ đang là một vấn đề gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Đáng chú ý nhất là vấn đề sự cố tràn dầu, không chỉ gây tổn thất về kinh tế mà còn gây ảnh hưởng đến môi trường cực kỳ nghiêm trọng. Vùng biển Việt Nam nối liền Thái Bình Dương và Ấn Độ Dương, là một trong những trục hàng hải có lưu lượng tàu bè qua lại rất lớn, trong đó 70% là tàu chở dầu [37]. Điều này có nghĩa là hàng chục triệu tấn dầu đang được lưu thông trên lãnh thổ Việt Nam mỗi năm và kéo theo nguy cơ xảy ra sự cố tràn dầu là rất lớn. Theo số liệu thống kê của Cục Môi trường1, từ năm 1987 đến năm 2007 đã xảy ra hơn 90 vụ tràn dầu ở các vùng cửa sông và ven bờ gây thiệt hại lớn về kinh tế cũng như gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng trong thời gian dài [28]. Điển hình là sự cố tàu Formosa One Liberia đâm vào tàu Petrolimex 01 của Việt Nam tại vịnh Giành Rỏi-Vũng Tàu (09/2001) làm tràn ra môi trường biển ven bờ 1000m3 dầu DO, gây ô nhiễm nghiêm trọng một vùng biển của Vũng Tàu [9]. Ngày 12/01/2002 tàu Fortune Freighter va chạm với xà lan chở 500 tấn dầu của Tỉnh đội An Giang tại khu vực Cảng Contena quốc tế trên sông Sài Gòn, làm hàng trăm tấn dầu bị tràn ra ngoài [43]. Tuy được sự hỗ trợ của các cơ quan ứng cứu sự cố dầu tràn quốc gia nhưng ảnh hưởng của sự cố đến môi trường không nhỏ. Hậu quả của các sự cố tràn dầu trước hết là gây ảnh hưởng đến môi trường đất, không khí, đặc biệt là môi trường nước do hầu hết các vụ tràn dầu xảy ra trên biển hay các kênh rạch nơi có nhiều tàu thuyền qua lại [17]. Tràn dầu gây nhiễu loạn hoạt động sống của hệ sinh thái, cụ thể nồng độ dầu trong nước đạt 0,1 mg/L 1 Thuộc Bộ Khoa học công nghệ và Môi trường 1
có thể gây chết các loài sinh vật phù du, ảnh hưởng lớn đến con non và ấu trùng [17]. Đối với chim biển, dầu thấm ướt lông chim, làm mất tác dụng bảo vệ thân nhiệt và chức năng nổi trên mặt nước có thể dẫn đến chết. Dầu gây chết cá hàng loạt do thiếu oxy hòa tan trong nước, dầu bám vào cá làm giảm giá trị sử dụng do gây mùi khó chịu [17]. Dầu tràn gây ảnh hưởng đến nền kinh tế, đặc biệt là đến các ngành nuôi trồng - đánh bắt thủy hải sản và du lịch. Sự cố tràn dầu gây tổn hại đến các hệ sinh thái nên đã làm giảm số lượng các loài thủy sản, đặc biệt là các loài cá. Đây là một thiệt hại lớn với ngành kinh tế biển, ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống của người dân vùng ven biển. Ngoài ra, nó còn gây ảnh hưởng đến các hoạt động du lịch bởi điều kiện đặc thù của ngành này phải gắn liền với hệ sinh thái, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp. Cuối cùng hậu quả nghiêm trọng nhất là gây ảnh hưởng đến sức khỏe, cũng như tính mạng của con người do quá trình sinh hoạt và sử dụng các thực phẩm nhiễm dầu [17]. Ô nhiễm dầu tại một số cảng biển của Việt Nam cũng đang là một vấn đề đáng lo ngại. Hiện nay hệ thống cảng biển Việt Nam có 91 cảng lớn nhỏ, tổng chiều dài tuyến mép bến hơn 37 km, hơn 160 bến phao, 300 cầu cảng. Nồng độ dầu ở tất cả các cảng đều vượt mức cho phép 0,3 mg/L cảng Hải Phòng 0,42 mg/L; cảng Cái Lân 0,6 mg/L; cảng Vũng Tàu 0,52 mg/L; cảng Vietsovpetro 7,57 mg/L. Với tốc độ xây dựng bến cảng mỗi năm tăng lên 6%, cả nước tăng thêm 2 km cầu cảng, lượng hàng hoá qua bến cảng Việt Năm tăng 15% năm, vì vậy cần có những biện pháp quản lý tình hình ô nhiễm dầu tại các khu vực này [31]. Ngoài ra, ô nhiễm dầu còn do nguyên nhân từ các cơ sở công nghiệp, dân cư đô thị và tại các khu vực tổng kho xăng dầu,… Trong quá trình dịch vụ, sản xuất công nghiệp, khối lượng dầu mỏ bị tháo thải qua hoạt động công nghiệp vào hệ thống cống thoát nước của nhà máy đổ ra sông rồi ra biển. Số lượng dầu mỏ thấm qua đất và lan truyền ra biển ước tính gần 3 triệu tấn mỗi năm. Tính đến 11/2010 lượng dầu theo nước thải ra môi trường biển vào khoảng 35-160 tấn/ngày [43]. Từ những con số trên cho thấy các cơ sở công nghiệp và đô thị mọc lên càng nhiều thì 2
gánh nặng môi trường biển ngày càng lớn nếu như nhà nước không có chính sách bảo vệ cụ thể. Bên cạnh đó, hiện nay tại Việt Nam đã có chiến lược xây dựng các nhà máy lọc dầu, trong số đó đáng kế là các dự án lớn: Dung Quất (Quảng Ngãi), Nghi Sơn (Thanh Hoá), Long Sơn (Bà Rịa -Vũng Tàu) [35]. Điều này đồng nghĩa với việc quá trình vận chuyển dầu thô vào nước ta sẽ tăng, nguy cơ xảy ra các sự cố về dầu cũng không ngoại lệ. Đứng trước nguy cơ đó, việc tìm ra các biện pháp ứng phó với sự cố tràn dầu là một vấn đề vô cùng quan trọng. Ngoài các biện pháp cơ học, ứng phó tại chỗ giảm thiệt hại lớn như sử dụng phao dầu tràn, bơm hút dầu còn có các phương pháp hóa học sử dụng các chất phân tán hóa học, các chất hấp thụ, hấp phụ và phương pháp xử lý sinh học. Trong đó, phương pháp sử dụng chất hấp phụ đang chiếm ưu thế nhất bởi tính chất thu hồi được sau khi xử lý và ít gây ảnh hướng đến môi trường [38]. Phần lớn các vật liệu hấp phụ được sử dụng hiện nay làm từ đất sét, rơm rạ đều có ưu điểm là nguồn nguyên liệu có sẵn trong tự nhiên, rẻ tiền nhưng lại cho khả năng hấp phụ rất thấp. Trong khi đó, các vật liệu tổng hợp bằng polymer, nano có độ hấp phụ cao nhưng quá trình sản xuất lại rất phức tạp dẫn đến giá thành không hề thấp. Một câu hỏi đặt ra ở đâu là “Liệu có một vật liệu nào có thể khắc phục được các yếu điểm trên, vừa là nguồn nguyên liệu có sẵn, rẻ tiền trong điều kiện Việt Nam mà có thể cho khả năng hấp phụ dầu cao?” Để trả lời câu hỏi trên, nhiều công trình nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới đã được thực hiện. Gần đây, Viện nghiên cứu năng lượng hạt nhân Hàn Quốc KAERI đã chế tạo được một loại vật liệu thẩm thấu thân thiện với môi trường, có thể giúp đẩy nhanh quá trình làm sạch dầu tràn trên biển [40]. Vật liệu này được làm từ thớ gỗ của cây Kapok thường mọc ở Philippines, Indonesia và Myanmar, có khả năng hút nhanh chóng nhiều loại dầu khác nhau trên mặt nước. Các thử nghiệm cho thấy bình quân, 1kg vật liệu mới có thể hút 40 - 60 kg dầu [40]. Các nhà khoa học tại phòng thí nghiệm của Đại học Case Western Reserve, Mỹ đã chế tạo một loại bọt siêu nhẹ từ đất sét và nhựa cao cấp, có khả năng hút dầu ra khỏi 3
nước bị ô nhiễm, được gọi là Aerogel [29]. Tại Việt Nam, cũng có một số công trình nghiên cứu về các vật liệu hấp phụ dầu từ thiên nhiên như “Nghiên cứu khả năng hấp phụ hỗn hợp nhũ tương dầu trong nước (O/W) bằng vỏ trấu được xử lí với chất hoạt động bề mặt Cetyl Trymetyl Ammonium Bromide (CTAB)” của Lê Thị Kim Liên [9], “Nghiên cứu và khảo sát khả năng xử lý dầu loang bằng rau Neptunia Oleracea của Nguyễn Hữu Biên và Phạm Quang Thới” [1]. Bên cạnh đó, còn rất nhiều công trình nghiên cứu khác về các vật liệu phế thải nông nghiệp như mùn cưa, lõi ngô, bã mía,… Trong đề tài này, tác giả chọn vật liệu nghiên cứu là VSR bởi đây là một loại phế phẩm nông nghiệp rẻ tiền, sẵn có và trong thành phần hóa học của nó có chứa celluloses với các nhóm chức sẵn có như hydroxyl (-OH), nhóm anpha - cenllulose [20]. Đây là những nhóm chức tiềm năng cho việc sử dụng vỏ sầu riêng làm vật liệu hấp phụ cho quá trình nghiên cứu xử lý dầu. Sầu riêng là loại cây ăn trái đặc sắc ở vùng Đông Nam Á [16]. Tại Việt Nam, sầu riêng du nhập từ Thái Lan và được trồng chủ yếu ở các t ỉnh phía Nam của nước ta [39]. Sản lượng sầu riêng thu hoạch hằng năm tại các tỉnh vùng Nam Bộ là 210.575 tấn/năm, và lượng VSR hằng năm vào khoảng 115.816 −117.922 tấn/năm [39]. Cho thấy loại trái cây này có tiềm năng rất lớn trong việc ứng dụng làm vật liệu hấp phụ dầu, bởi hiện nay vỏ sầu riêng chủ yếu là bỏ đi sau khi sử dụng. Đây có thể nói là nguồn nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền thích hợp trong điều kiện Việt Nam. Tuy nhiên, nếu sử dụng VSR trực tiếp để hấp phụ dầu thì có một nhược điểm lớn đó là khả năng ưa nước cao, làm cho vật liệu nhanh chóng bị bão hòa, dẫn đến khả năng hấp phụ dầu kém. Một câu hỏi đặt ra là: “Làm thể nào để vừa hạn chế được khả năng ưa nước của VSR, vừa tăng cường khả năng hấp phụ dầu?”. Một trong những giải pháp theo nhiều nghiên cứu hiện nay cho thấy, khi tạo ra các liên kết bề mặt giữa vật liệu hữu cơ với các hợp chất bề mặt, các hợp chất cao phân tử hoặc các acid béo thì có thể gia tăng khả năng hấp phụ dầu của vật liệu. Cụ thể, theo phát hiện của Tiến sĩ S. Kathiresan, giảng viên Khoa Công nghệ sinh học của Đại 4
học AIMST, Malaysia đã phát hiện ra rằng bột vỏ sầu riêng, sau khi được bổ sung acid béo, có thể được sử dụng để loại bỏ dầu trong nước [30]. Với tình hình ô nhiễm dầu đang diễn ra, bên cạnh đó là sự khó khăn của các vật liệu hấp phụ dầu đang gặp phải về khả năng hấp phụ dầu, chi phí sản xuất cũng như nguồn nguyên liệu đầu vào. Với tiềm năng của VSR như vậy, tác giả Trịnh Trọng Nguyễn đã nghiên cứu chế tạo thành công vật liệu hấp phụ dầu từ VSR. Nhưng nghiên cứu mới chỉ áp dụng thử nghiệm trên mẫu nước nhiễm dầu giả định (dầu pha trong nước cất), việc áp dụng thực tế trên nước biển, nước sông thì chưa thử nghiệm. Vì thực tế là trong các điều kiện môi trường khác nhau có thể ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ như độ mặn, sự có mặt của các ion khác, hàm lượng dầu,… Loại vật liệu VSR sử dụng hiện nay là sầu riêng Ri6, nên liệu loại vật liệu VSR khác nhau có ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ dầu của vật liệu hay không thì đề tài chưa đánh giá được. Nghiên cứu của sinh viên kế thừa những tư liệu của tác giả Trịnh Trọng Nguyễn và đi sâu vào những hạn chế của đề tài. Vì vậy, chúng tôi quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu so sánh hiệu quả xử lý dầu khoáng của một số loại vỏ sầu riêng”, nhằm mục đích so sánh khả năng hấp phụ dầu của 3 loại VSR (RI 6, 6H, CB) từ đó chọn ra loại VLHP tốt nhất từ 3 loại VSR (RI 6, 6H, CB) và ứng dụng sử lý nguồn nước biển nhiễm dầu. Việc khảo sát khả năng hấp phụ dầu khoáng của một số loại vỏ sầu riêng mang một ý nghĩa hết quan trọng bởi đây là một loại phế thải nông nghiệp rất phổ biến ở Việt Nam, nếu kết quả khảo sát cho kết quả hấp phụ tốt thì đây sẽ là loại vật liệu hấp phụ được xem là rất thích hợp trong điều kiện hiện nay, bởi vừa đáp ứng được giá thành thấp mà cho khả năng hấp phụ cao. Hứa hẹn đây là một tiềm năng với các nước phát triển loại cây ăn quả này. 2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu lâu dài + Xây dựng cơ sở để chế tạo một loại vật liệu hấp phụ dầu có nguồn gốc từ VSR, một loại phế thải nông nghiệp nhưng cho khả năng hấp phụ dầu cao. 5
+ Ứng dụng thực tế vào xử lý nước thải nhiễm dầu hoặc xa hơn nữa là các sự cố tràn dầu ven biển. 2.2. Mục tiêu cụ thể + Xác định hiệu quả hấp phụ của 3 loại VSR (6H, CB, RI6) và xem loại vỏ VSR tự nhiên và bổ sung biến tính. Chọn ra loại VSR hấp phụ dầu tối ưu. + Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ dầu của 3 loại VSR trong 2 trường hợp (tự nhiên và bổ sung acid béo). + Đánh giá hiệu quả của vật liệu VSR sau biến tính trong xử lý nguồn nước mặn nhiễm dầu thực tế 3. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI + Nghiên cứu được tiến hành trên các đối tượng sau: ▪ VSR được thu về từ các điểm bán sầu riêng trên địa bàn Quận Bình Thạnh. ▪ Dầu sử dụng: dầu Diesel, khối lượng riêng 840 kg/m3. + Địa điểm nghiên cứu: tại phòng thí nghiệm Trường Đại học Công nghệ TP.HCM khu công nghệ cao Quận 9 + Nội dung nghiên cứu: Đề tài chỉ nghiên cứu trên một số nguồn nước biển và nước sông. 4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 4.1. Khoa học Giá trị có tính khoa học của đề tài là: + Cách xử lý dầu tràn có tính khoa học cao, không gây ảnh hưởng môi trường. + Ngoài ra nghiên cứu này có thể cung cấp một số thông tin cho các nghiên cứu sau về vấn đề này. 4.2. Thực tiễn + Giải quyết được một lượng không ít rác thải nông nghiệp từ vỏ sầu riêng. + Nguyên liệu có sẵn có thể tiết kiệm được một lượng lớn chi phí xử lý cho các công ty, doanh nghiệp gây ra sự cố dầu tràn. 6
+ Bảo tồn các loài sinh vật ven biển và con người sinh sống tại khu vực có sự cố tràn dầu. 5. TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu sử dụng vật liệu hấp thụ dầu tràn là hướng của rất nhiều đề tài, nhưng đối tượng nghiên cứu là VSR thì cũng được nghiên cứu trước “Nghiên cứu sử dụng vỏ sầu riêng hấp phụ dầu khoáng” của Trinh Trọng Nguyễn nhưng chỉ dừng lại ở một loại vỏ sầu riêng và không được ứng dụng vào nguồn nước thực tế. Hướng đi mới của đề tài là khảo sát, so sánh khả năng hấp phụ dầu của 3 loại VSR (RI 6,6H, CB) từ đó chọn ra loại VLHP tốt nhất từ 3 loại VSR (RI 6, 6H, CB) và ứng dụng sử lý nguồn nước biển nhiễm dầu 6. CẤU TRÚC CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Nội dung 1: Tổng hợp, biên hội các tài liệu có liên quan 1.2. Nội dung 2: Chế tạo và khảo sát vật liệu hấp phụ từ VSR. 1.3. Nội dung 3: Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ. 1.4. Nội dung 4: Khảo sát khả năng hấp phụ của 3 VSR ( 6H, RI6, CB). So sánh khả năng hấp phụ dầu của VSR với một số vật liệu khác. 1.5. Nội dung 5: Khảo sát ảnh hưởng độ mặn đến khả năng hấp phụ của vật liệu. Ứng dụng vật liệu VSR trong xử lý nước mặn nhiễm dầu. Cấu trúc của đồ án gồm 3 nội dung chính sau đây: PHẦN MỞ ĐẦU PHẦN NỘI DUNG BAO GỒM 3 CHƯƠNG: Chương 1. Tổng quan (bao gồm các nội dung về hiện trạng ô nhiễm dầu tại Việt Nam, vật liệu nghiên cứu, quá trình hấp phụ, các loại vật liệu hấp phụ dầu hiện nay, các nghiên cứu liên quan) Chương 2. Nội dung, vật liệu và phương pháp nghiên cứu + Nội dung nghiên cứu gồm 5 nội dung: ▪ Nội dung 1: Tổng hợp, biên hội các tài liệu có liên quan ▪ Nội dung 2: Chế tạo và khảo sát vật liệu hấp phụ từ VSR. ▪ Nội dung 3: Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ. 7
▪ Nội dung 4: Khảo sát khả năng hấp phụ của 3 VSR ( 6H, RI6, CB). So sánh khả năng hấp phụ dầu của VSR với một số vật liệu khác. ▪ Nội dung 5: Khảo sát ảnh hưởng độ mặn đến khả năng hấp phụ của vật liệu. Ứng dụng vật liệu VSR trong xử lý nước mặn nhiễm dầu. + Phương pháp nghiên cứu gồm các nội dung sau: ▪ Phương pháp kế thừa. ▪ Phương pháp cụ thể. Chương 3. Kết quả và thảo luận + Chế tạo vật liệu hấp phụ từ vỏ sầu riêng (6H, CB, RI6). + Hình thái bề mặt, màu sắc của vật liệu. + Kết quả hấp phụ dầu của VSR - M. + Kết quả hấp phụ dầu của VSR - AS. + So sánh khả năng hấp phụ dầu với các vật liệu hấp phụ khác. + Khảo sát ảnh hưởng độ mặn của vật liệu + Kết quả ứng dụng vật liệu VSR trong xử lý mội trường nước măn nhiễm dầu. PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 8