Khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành Quản lý môi trường: Nghiên cứu khả năng hấp phụ dầu khoáng của vỏ sầu riêng bổ sung acid béo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DẦU

KHOÁNG CỦA VỎ SẦU RIÊNG BỔ SUNG

ACID BÉO

Ngành

: Kỹ thuật môi trường

Chuyên ngành

: Quản lý môi trường

Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS. Thái Văn Nam

TS. Nguyễn Thị Thanh Phượng

Sinh viên thực hiện : Trịnh Trọng Nguyễn

MSSV: 1151080152 Lớp: 11DMT03

Trang 1

Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DẦU

KHOÁNG CỦA VỎ SẦU RIÊNG BỔ SUNG

ACID BÉO

Ngành

: Kỹ thuật môi trường

Chuyên ngành

: Quản lý môi trường

Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS. Thái Văn Nam

TS. Nguyễn Thị Thanh Phượng

Sinh viên thực hiện : Trịnh Trọng Nguyễn

MSSV: 1151080152 Lớp: 11DMT03

Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin “CAM ĐOAN, đồ án tốt nghiệp này được tôi thực hiện dưới sự hướng

dẫn của PGS.TS. Thái Văn Nam, trưởng khoa Công nghệ Sinh học – Thực phẩm –

Môi trường, Đại học Công nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh và TS. Nguyễn Thị Thanh

Phượng, phó viện trưởng Viện Môi trường và Tài Nguyên, Thành Phố Hồ Chí Minh.

Tôi xin cam đoan những nội dung, các số liệu và trích dẫn trong đồ án tốt nghiệp là

hoàn toàn trung thực. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về những lời cam đoan của

mình.

TP. HCM, tháng 8 năm 2015

Sinh viên

Trịnh Trọng Nguyễn

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành bài báo cáo nghiên cứu này cho phép tôi được gửi lời cảm ơn đến

Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh, Khoa Công nghệ Sinh học – Thực phẩm

– Môi trường, Viện Môi trường và Tài nguyên TP. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho

tôi mượn dụng cụ và phòng thí nghiệm để tiến hành nghiên cứu đề tài này. Đặc biệt,

tôi xin cảm ơn thầy PGS. TS Thái Văn Nam và TS. Nguyễn Thị Thanh Phượng đã trực

tiếp hướng dẫn và làm cố vấn cho em trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Cuối cùng,

tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá

trình thực hiện đề tài.

Tuy nhiên, do trong thời gian có hạn cũng như kinh nghiệm còn hạn chế nên

trong bài báo cáo kết quả nghiên cứu của tôi sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, hạn

chế nhất định. Vì vậy, tôi rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các quý

thầy cô để giúp tôi có thể bổ sung, hoàn thành tốt bài báo cáo này.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

TÓM TẮT

Vỏ sầu riêng, một loại phế phẩm nông nghiệp, được bổ sung acid béo nhằm tăng

các thành phần ưa dầu và hạn chế khả năng ưa nước, sử dụng để làm vật liệu hấp phụ

để loại bỏ dầu trong nước. Cấu trúc và hình thái bề mặt của vật liệu được xác định

dưới kính hiển vi với độ phóng đại 1,3×10 lần. Các kết quả khảo sát, so sánh khả năng

hấp phụ dầu của VSR trước (VSR–M) và sau khi bổ sung acid béo (VSR–AS) cho

thấy khả năng hấp phụ dầu của VSR–M (0,4604g/g) được cải thiện hơn nhiều so với

vật liệu VSR–M (0,2340g/g). Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ như

lượng dầu trước hấp phụ, kích thước vật liệu, thời gian hấp phụ, pH của dung dịch và

dung lượng hấp phụ cực đại cũng được khảo sát. Kết quả thu được như sau: lượng dầu

trước hấp phụ tối ưu 0,5ml; kích thước hạt vật liệu từ 0,15–0,3mm; thời gian hấp phụ

tối ưu 20 phút; pH của dung dịch trong khoảng 6,5–9,3 và dung lượng hấp phụ cực đại

là 0,4604g/g, các thí nghiệm được thực hiện ở nhiệt độ phòng thí nghiệm với độ ẩm

của vật liệu là 5%.

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1

1. ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................................................... 1

2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .................................................................................... 1

2.1 Mục tiêu lâu dài .................................................................................................. 5

2.2 Mục tiêu cụ thể.................................................................................................... 5

3. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI ........................................................................................ 5

4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN .............................................................. 5

4.1 Khoa học ............................................................................................................. 5

4.2 Thực tiễn ............................................................................................................. 6

5. TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI ........................................................................................ 6

6. CẤU TRÚC CỦA ĐỒ ÁN ....................................................................................... 6

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ......................................................................................... 8

1.1 HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM DẦU TẠI VIỆT NAM .............................................. 8

1.1.1 Sự cố tràn dầu ở Việt Nam từ năm 2004 đến nay ............................................ 8

1.1.2 Nồng độ dầu tại một số cảng biển Việt Nam ................................................... 8

1.1.3 Ô nhiễm dầu từ các cơ sở công nghiệp và dân cư đô thị ............................... 10

1.1.4 Ô nhiễm dầu tại các khu vực tổng kho xăng dầu ........................................... 10

1.1.5 Ảnh hưởng của sự cố tràn dầu ....................................................................... 11

1.2 VỎ SẦU RIÊNG .................................................................................................. 14

1.2.1 Nguồn gốc của VSR ...................................................................................... 14

1.2.2 Ngành trồng sầu riêng ở Việt Nam ................................................................ 15

1.3 QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ ...................................................................................... 18

1.3.1 Khái niệm hấp phụ ......................................................................................... 18

1.3.2 Cơ chế của quá trình hấp phụ ........................................................................ 18

1.3.3 Phân loại quá trình hấp phụ ........................................................................... 19

1.4 CÁC LOẠI VẬT LIỆU HẤP PHỤ DẦU HIỆN NAY ........................................ 19

1.4.1 Vật liệu hấp phụ dầu hữu cơ tổng hợp ........................................................... 19

1.4.2 Vật liệu hấp phụ dầu hữu cơ có nguồn gốc thiên nhiên ................................ 20

1.4.3 Vật liệu hấp phụ dầu vô cơ ............................................................................ 20

1.5 CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ..................................................................... 21

1.5.1 Các nghiên cứu về vật liệu hấp phụ dầu ........................................................ 21

1.5.2 Các nghiên cứu về khả năng hấp phụ của vỏ sầu riêng ................................. 23

1.5.2.3 Kết luận ....................................................................................................... 25

CHƯƠNG 2. NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..... 26

2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ................................................................................ 26

2.1.1 Nội dung 1. Tổng hợp, biên hội các tài liệu có liên quan .............................. 26

2.1.2 Nội dung 2: Chế tạo vật liệu hấp phụ từ VSR ............................................... 26

2.1.3 Nội dung 3: Khảo sát hình thái bề mặt và màu sắc của VLHP ..................... 26

2.1.4 Nội dung 4. Khảo sát khả năng hấp phụ dầu ................................................. 26

2.1.5 Nội dung 5. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ .............. 26

2.1.6 Nội dung 6. Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại ....................................... 26

2.1.7 Nội dung 7. So sánh khả năng hấp phụ dầu của VSR với một số vật liệu

khác ......................................................................................................................... 26

2.2 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU ................................................................................. 27

2.2.1 Nguyên liệu .................................................................................................... 27

2.2.2 Hóa chất ......................................................................................................... 27

2.2.3 Thiết bị, dụng cụ ............................................................................................ 28

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................................ 30

2.3.1 Phương pháp luận .......................................................................................... 30

2.3.2 Phương pháp cụ thể (phương pháp thực tiễn) ................................................ 33

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................. 46

3.1 CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ VSR ........................................................ 46

3.1.1 Vật liệu 1 (VSR–M) ....................................................................................... 46

3.1.2 Vật liệu 2 (VSR–AS) ..................................................................................... 46

3.2 HÌNH THÁI BỀ MẶT, MÀU SẮC CỦA VẬT LIỆU ........................................ 48

3.2.1 Cấu tạo ........................................................................................................... 48

3.2.2 Kết quả chụp dưới kính hiển vi ...................................................................... 48

3.2.3 Độ ẩm của vật liệu ......................................................................................... 49

3.3 KẾT QUẢ HẤP PHỤ DẦU CỦA VSR–M ......................................................... 49

3.4 KẾT QUẢ HẤP PHỤ DẦU CỦA VSR–AS ....................................................... 51

3.4.1 Dung lượng hấp phụ dầu của VSR–AS ......................................................... 51

3.4.2 Đặc tính kỵ nước – ưa dầu của vật liệu VSR–AS .......................................... 54

3.4.3 Khả năng nổi của vật liệu trong nước ............................................................ 56

3.4.4 So sánh kết quả hấp phụ dầu của VSR–M và VSR–AS 1:4 .......................... 59

3.5 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ .......................... 60

3.5.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng dầu đến quá trình hấp phụ ............... 60

3.5.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt đến quá trình hấp phụ ........ 63

3.5.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến quá trình hấp phụ ... 67

3.5.4 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ .......................... 70

3.5.5 Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ cực đại ................................................... 75

3.6 SO SÁNH KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DẦU VỚI CÁC VẬT LIỆU HẤP PHỤ

KHÁC ........................................................................................................................ 80

KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ ........................................................................................... 81

1. KẾT LUẬN ............................................................................................................ 81

2. KIẾN NGHỊ ........................................................................................................... 82

3. PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN ....................................................................... 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 83

iii

TỪ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU

1. Các từ viết tắt

ANOVA ANalysis Of VAriance Phân tích phương sai

CMC Carboxy Methyl Cellulose

Chất hoạt động bề mặt CPC Cation hexadexylPiridin Clorua monohydrate

Diesel Oil Dầu diesel DO

Đại học ĐH

Hệ sinh thái HST

KAERI Korea Atomic Energy Research Institute Viện nghiên cứu năng lượng nguyên tử Hàn Quốc

LSD Least Significant Difference Giới hạn sai số nhỏ nhất

Nhà sản xuất NSX

Nhũ dầu trong nước O/W Oil/Water

Phó giáo sư PGS

Phòng thí nghiệm PTN

ppm parts per million

SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TSKH Tiến sĩ khoa học

VFEJ Vietnam Forum of Environmental Journalists Diễn đàn các Nhà báo Môi trường Việt Nam

VLHP Vật liệu hấp phụ

VSR Vỏ sầu riêng

2. Các ký hiệu

VSR – AS Vỏ sầu riêng bổ sung acid béo

VSR – M Vỏ sầu riêng thô

VSR – R Vỏ sầu riêng sau khi sấy khô

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Tỉ lệ các thành phần trong một quả sầu riêng. ............................................. 15

Bảng 1.2: Thống kê diện tích và sản lượng sầu riêng ở nước ta. ................................. 17

Bảng 2.1: Danh sách các dụng cụ, thiết bị sử dụng cho thí nghiệm ............................. 28

Bảng 3.1: Các thông số thử nghiệm khảo sát khả năng hấp phụ dầu của VSR–M ...... 50

Bảng 3.2: Các thông số thử nghiệm khảo sát khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS ..... 52

Bảng 3.3: Kết quả xử lý khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS ở các tỉ lệ phối trộn khác

nhau ............................................................................................................................... 52

Bảng 3.4: Kết quả xử lý lượng VSR–AS chìm trong môi trường nước nhiễm dầu ở các

tỉ lệ phối trộn với nhau so sánh với lượng dầu hấp phụ ................................................ 57

Bảng 3.5: So sánh khả năng hấp phụ và khả năng nổi của VSR–M và VSR–AS ........ 60

Bảng 3.6: Các thông số thử nghiệm khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng dầu .............. 61

Bảng 3.7: Kết quả xử lý khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS 1:4 với các lượng dầu

khác nhau so sánh với hiệu suất hấp phụ....................................................................... 61

Bảng 3.8: Các thông số thử nghiệm ảnh hưởng của kích thước hạt ............................. 64

Bảng 3.9: Kết quả xử lý khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS ở các kích thước hạt khác

nhau ............................................................................................................................... 65

Bảng 3.10: Các thông số thử nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc ........ 68

Bảng 3.11: Kết quả xử lý khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS ở các mốc thời gian

khác nhau ....................................................................................................................... 68

Bảng 3.12: Các thông số thử nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH ............................... 70

Bảng 3.13: Kết quả xử lý khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS ở các môi trường pH

khác nhau ....................................................................................................................... 73

Bảng 3.14: Xác định các thông số của đường đẳng nhiệt hấp phụ ............................... 75

Bảng 3.15: Các hằng số Langmuir và hệ số tương quan .............................................. 77

Bảng 3.16: Các hằng số Freundlich và hệ số tương quan ............................................. 78

Bảng 3.17: Độ hấp phụ dầu thực tế của VSR–AS ........................................................ 79

Bảng 3.18: Kết quả hấp phụ dầu của một số vật liệu hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên 80

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 1.1: Nồng độ dầu tại một số cảng biển của Việt Nam....................................... 9

Biểu đồ 1.2: Lượng dầu tràn gây ô nhiễm biển Việt Nam qua các năm....................... 10

Biểu đồ 3.1: Kết quả ghi nhận khả năng hấp phụ dầu của VSR – AS ở các tỉ lệ phối

trộn khác nhau ............................................................................................................... 53

Biểu đồ 3.2: Lượng VSR–AS chìm trong môi trường nước nhiễm dầu so sánh với

lượng dầu hấp phụ ......................................................................................................... 58

Biểu đồ 3.3: Dung lượng hấp phụ dầu của VSR–AS 1:4 với các lượng dầu khác nhau

....................................................................................................................................... 62

Biều đồ 3.4: Kết quả hấp phụ dầu của VSR – AS ở các kích thước ............................. 66

hạt khác nhau ................................................................................................................. 66

Biểu đồ 3.5: Hàm lượng dầu hấp phụ ở các mốc thời gian khác nhau ......................... 69

Biểu đồ 3.6: Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ ............................................... 74

Biểu đồ 3.7: Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir ............................................ 76

Biểu đồ 3.8: Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich ........................................... 77

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Quả sầu riêng và vỏ sầu riêng....................................................................... 14

Hình 1.2: Cơm sầu riêng. .............................................................................................. 14

Hình 1.3: Cơ chế của quá trình hấp phụ ....................................................................... 18

Hình 2.1: Sơ đồ nghiên cứu .......................................................................................... 32

Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm ................................................................................. 34

Hình 2.3: Sơ đồ chế tạo VLHP từ VSR ........................................................................ 35

Hình 2.4: VSR được vứt bỏ sau khi sử dụng ................................................................ 36

Hình 2.5: VSR được thu gom từ chợ ............................................................................ 36

Hình 2.6: VSR được tách bỏ gai và cắt nhỏ ................................................................. 37

Hình 2.7: VSR sau khi cắt nhỏ và sấy khô ................................................................... 37

Hình 2.8: VSR được tráng phủ acid béo ....................................................................... 38

Hình 2.9: Dầu tạo thành váng sau khi tiếp xúc với nước cất ........................................ 38

Hình 3.1: VSR được bảo quả trong hủ nhựa. ............................................................... 46

Hình 3.2: VSR được bảo quả trong túi nhựa. ............................................................... 46

Hình 3.3: Mẫu VSR–AS tạo thành những hạt không đồng đều khi phối trộn ............. 47

Hình 3.4: VSR thô được bổ sung acid béo ở các tỷ lệ khác nhau ................................ 47

Hình 3.5: Cấu trúc sợi celluose của VSR. .................................................................... 48

Hình 3.6: Bề mặt VSR–M và VSR–AS dưới kính hiển vi ........................................... 48

Hình 3.7: Bề mặt VSR–AS ở các tỉ lệ khác nhau dưới kính hiển vi ............................ 49

Hình 3.8: VSR–M hấp phụ dầu sau 30 phút ................................................................. 51

Hình 3.9: VSR–AS trong môi trường nước và nước nhiễm dầu .................................. 55

Hình 3.10: VSR–AS chìm xuống dưới bề mặt phân cách “dầu – nước” ..................... 55

Hình 3.11: VSR bổ sung acid béo theo tỷ lệ khác nhau hấp phụ dầu .......................... 56

Hình 3.12: VSR trong môi trường nước nhiễm dầu ..................................................... 59

Hình 3.14: VSR – AS ở các kích thước hạt khác nhau ................................................ 64

Hình 3.15: VSR – AS trong môi trường pH thấp ......................................................... 71

Hình 3.16: VSR–AS ở các pH kiềm ............................................................................. 71

Hình 3.17: Đặc điểm của VSR–AS trong các môi trường pH khác nhau .................... 72

Hình 3.18: Khả năng thấm ướt cao của VSR–AS ở các môi trường pH thấp .............. 72

Hình 3.19: Dầu bị thay đổi tính chất trong môi trường pH quá cao ............................. 72

Hình 3.20: Khả năng thấm ướt thấp của VSR–AS ở các môi trường pH cao .............. 73

vii

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

[23]. 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 [20]. 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 1000 m3 dầu DO, gây ô nhiễm nghiêm

trọng một vùng biển của Vũng Tàu [7]. 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 [24]. 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. Tràn dầu gây nhiễu loạn hoạt động sống

của hệ sinh thái, cụ thể nồng độ dầu trong nước đạt 0,1 mg/l có thể gây chết các loài

sinh vật phù du, ảnh hưởng lớn đến con non và ấu trùng [12]. 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. 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

1 Thuộc Bộ Khoa học công nghệ và Môi trường

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 [12].

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 0,3mg/l2 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 [21].

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 [24]. Từ những con số trên

cho thấy các cơ sở công nghiệp và đô thị mọc lên càng nhiều thì 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) [27]. 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

2 Theo TCVN 5943/1995

và ít gây ảnh hướng đến môi trường [26].

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 [36]. 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, 1 kg vật liệu mới có thể hút 40–60 kg dầu [36]. 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 nước bị ô nhiễm, được gọi là

aerogel [37]. 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 [7], “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 vỏ sầu riêng (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 [15]. 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 [14]. Tại Việt Nam, sầu

riêng du nhập từ Thái Lan và được trồng chủ yếu ở các tỉnh phía Nam của nước ta

[31]. Sản lượng sầu riêng thu hoạch hằng năm tại các tỉnh vùng Nam Bộ là 210.575

tấn/năm [31], và lượng VSR hằng năm vào khoảng 115.816–117.922 tấn/năm. 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 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 [29].

Với tình hình ô nhiễm dầu đang diễn ra như hiện nay, 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, giả thuyết đặt

ra là “Liệu có thể sử dụng VSR làm vật liệu hấp phụ dầu trong điều kiện Việt Nam hay

không?”

Vì vậy, chúng tôi quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu khả năng hấp phụ dầu

khoáng của VSR bổ sung acid béo”, nhằm mục đích so sánh khả năng hấp phụ của

VSR trước và sau khi bổ sung acid béo để thấy được sự thay đổi về khả năng hấp phụ

dầu cũng như khả năng ưa nước của vật liệu, bên cạnh đó sẽ khắc phục những yếu

điểm của các vật liệu hấp phụ truyền thống. Việc khảo sát khả năng hấp phụ dầu

khoáng của 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

 Là nghiên cứu tiền đề 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.

 Đưa vật liệu vào sản xuất thử nghiệm với mô hình công nghiệp.

 Ứng dụng thực tế vào các sự cố tràn dầu ven biển.

2.2 Mục tiêu cụ thể

 Khảo sát đặc điểm hình thái bề mặt của VSR trước và sau khi bổ sung acid

béo.

 Xác định tỉ lệ phối trộn giữa VSR và acid béo cho khả năng hấp phụ dầu tối

ưu.

 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ dầu của VSR, từ đó xác

định các giá trị yếu tố ảnh hưởng tối ưu.

 Xác định dung lượng hấp phụ tối đa của vật liệu VSR bổ sung acid béo.

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 DO, khối lượng riêng 840 kg/m3.

 Địa điểm nghiên cứu: tại phòng thí nghiệm Trường Đại học Công nghệ

TP.HCM; Viện Môi trường và Tài nguyên TP.HCM.

 Nội dung nghiên cứu: Đề tài chỉ nghiên cứu trên mẫu nước ô nhiễm dầu giả

định được pha bằng cách cho dầu DO vào nước cất; vật liệu VSR từ giống sầu riêng Ri 6.

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.

 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 hoàn toàn mới ở điều kiện Việt Nam (đây là loại

cây khá phù hợp với điều kiện khí hậu và thổ nhưỡng ở Việt Nam).

6. CẤU TRÚC CỦA ĐỒ ÁN

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 6 nội dung:

 Nội dung 1. Tổng hợp, biên hội các tài liệu có liên quan.

 Nội dung 2. Chế tạo vật liệu hấp phụ từ VSR.

 Nội dung 3. Khảo sát bề mặt hình thái,màu sắc của vật liệu hấp phụ

 Nội dung 4. Khảo sát khả năng hấp phụ dầu.

 Nội dung 5. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ.

 Nội dung 6. Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại.

 Nội dung 7. So sánh khả năng hấp phụ dầu của VSR với một số vật liệu

khác.

 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.

 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.

 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ.

 Dung lượng hấp phụ cực đại.

 So sánh khả năng hấp phụ dầu với các vật liệu hấp phụ khác.

Phần kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1 HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM DẦU TẠI VIỆT NAM

1.1.1 Sự cố tràn dầu ở Việt Nam từ năm 2004 đến nay [29]

Theo số liệu thống kê các sự cố tràn dầu được trung tâm miền Trung xử lý thành

công từ năm 2004 đến tháng 7/2013 đã xảy ra 34 vụ sự cố tràn dầu trên toàn khu vực

miền trung, tổn thất hàng triệu tấn dầu DO và gây ảnh hưởng đến môi trường nghiêm

trọng. Cụ thể một số sự cố nghiêm trọng như sau:

 Sự cố tràn dầu các tỉnh ven biển miền trung xảy ra trên địa bàn các tỉnh Quảng

Bình và từ tỉnh Quảng Trị đến tỉnh Bình Thuận. Thời gian: Từ cuối tháng

01/2007 đến tháng 07/2007. Số lượng thu gom hơn 2000 tấn rác thải lẫn dầu.

 Sự cố tàu VITAMIN GAS thuộc Công ty cổ phần vận tải biển châu Á - Thái

Bình Dương, trọng tải 1.135 tấn, đi từ Vũng Tàu ra Cửa Lò – Nghệ An trên

đường qua vùng biển thuộc tỉnh Bình Định thì gặp sự cố. Thời gian: ngày

16/01/2010.

 Sự cố tràn dầu ven biển tỉnh Bình Thuận tại khu vực ven biển Tiến Thành (Phan

Thiết) kéo dài đến Hải đăng Kê Gà (Hàm Thuận Nam) xuất hiện vô số viên dầu

vón cục to bị sóng đánh dạt lên bờ. Thời gian: ngày 22/02/2010. Số lượng thu

gom: trên 10 tấn rác thải nhiễm dầu.

 Sự cố chìm tàu An Phát tỉnh Quảng Trị gặp nạn tại tọa độ 17008’N và 107040’E

cách đảo Cồn Cỏ khoảng 20 hải lý về hướng Đông Đông Nam. Thời gian: ngày

13/03/2010.

 Sự cố rò rỉ đường ống dẫn dầu của kho Petec tại Đà Nẵng. Thời gian: tháng

07/2010.

 Sự cố tràn dầu ven biển tỉnh Quảng Trị tại đảo Cồn Cỏ và các xã ven biển huyện

Vĩnh Linh. Thời gian: tháng 05/2011. Số lượng thu gom: 10 tấn rác thải nhiễm

dầu.

 Sự cố cháy buồng máy tàu Phương Nam Star chở 5.600 m3 DO trên vùng biển

Quảng Nam. Thời gian: tháng 11/2011.

 Ngày 7/7/2013, tại khu vực biển Quy Nhơn ở Hải Minh, thuộc khu vực 9,

phường Hải Cảng, TP. Quy Nhơn đã xảy ra sự cố tràn dầu.

1.1.2 Nồng độ dầu tại một số cảng biển Việt Nam

Do các sự cố tràn dầu nên nồng độ dầu ở một số cảng biển trong năm 2009 đều

7,6

vượt mức cho phép 0,2 mg/l (QCVN 10:2008/BTNMT) [10].

) l / g m

( u ầ d ộ đ g n ồ N

0,6

0,5

0,4

Cái Lân

Vũng Tàu

Vietso Petro

Hải Phòng

QCVN 10:2008BTNMT

Nồng độ dầu

Biểu đồ 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)

Do đặc điểm tại các khu vực cảng của nước ta có rất nhiều tàu thuyền qua lại nên

nguyên nhân gây ra nồng độ dầu vượt qua giới hạn cho phép tại nơi đây có thể là do

quá trình rò rỉ dầu từ tàu thuyền qua lại, quá trình xúc rửa lan can của các tàu thuyền

Lượng dầu tràn (tấn)

25.000

21.000

20.000

17.650

15.000

10.020

10.000

7.380

5.000

trở dầu, ngoài ra còn có thể do các sự cố về dầu nên đã làm cho nồng độ dầu tăng cao.

) n ấ t ( n à r t u ầ d g n ợ ư L

1992

1995

2000

2010

Năm

Biểu đồ 1.2: Lượng dầu tràn gây ô nhiễm biển Việt Nam qua các năm

(Nguồn: Bộ tài nguyên và môi trường)

Lượng dầu tràn trên biển đang có diễn biễn trong những năm gần đây, đặc biệt là

đang có xu hướng tăng mạnh. Vì vậy, cần có những biện pháp quản lý cũng như biện

pháp khắc phục, thu hồi dầu ngay khi xảy ra sự cố để tránh gây tổn thất lơn cũng như

gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường.

1.1.3 Ô nhiễm dầu từ các cơ sở công nghiệp và dân cư đô thị [38]

Trong quá trình sản xuất, dịch vụ công nghiệp, dầu mỏ bị tháo thải 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 khoảng 3 triệu tấn mỗi năm.

Theo số liệu thống kê chỉ tính riêng vùng kinh tế trọng điểm ven biển phía nam

đã thải vào các sông một lượng nước thải sinh hoạt là 113.216m3/ngày và nước thải

công nghiệp 312.330m3/ngày. Trong đó lượng dầu chiếm khoảng 35-160 tấn/ngày.

Một số nơi có tình hình ô nhiễm dầu từ các cơ sở công nghiệp nghiêm trọng như:

thành phố Hạ Long, lượng dầu mỡ khoáng thải xuống biển khoảng 844 tấn/năm. Hải

Phòng – Quảng Ninh, lượng dầu thải ra biển từ một số vùng công nghiệp và dân cư tập

trung ven biển khoảng 22.448 tấn.

1.1.4 Ô nhiễm dầu tại các khu vực tổng kho xăng dầu [39]

Nước thải nhiễm dầu phát sinh từ 2 khu vực:

Khu vực kho chứa: phát sinh do các nguyên nhân chính sau:

 Súc rửa, làm mát bồn chứa.

 Vệ sinh máy móc, thiết bị.

 Rơi vãi xăng dầu xuống nguồn nước.

 Xảy ra sự cố.

 Nước mưa chảy tràn qua khu vực kho.

Trong đó nước xả cặn từ quá trình súc rửa bồn chứa với chu kỳ 2 năm súc rửa 1

lần là nguồn thải có mức độ ô nhiễm dầu cao nhất, nồng độ lên đến hàng chục ngàn

ppm.

Khu vực cảng tiếp nhận:

 Nước dằn tàu, nước vệ sinh tàu.

 Nước ống dầu (khi kéo từ biển lên boong).

 Rò rỉ trên đường ống dẫn dầu từ tàu về kho chứa . . .

1.1.5 Ảnh hưởng của sự cố tràn dầu

1.1.5.1 Ô nhiễm dầu tác động đến hệ sinh thái biển Việt Nam [1]

a. Tổng quan về các hệ sinh thái biển Việt Nam

Biển Đông là một biển lớn (đứng thứ 2 trên thế giới sau biển San Hô ở phía

Đông nước Australia) với diện tích 3,4 triệu km2 và tiếp giáp với 9 quốc gia. Kết quả

nghiên cứu của các nhà khoa học cho biết, trong vùng biển ở nước ta đã phát hiện

được 12.000 loài sinh vật cư trú trong hơn 20 kiểu hệ sinh thái (HST) điển hình như

rừng ngập mặn, thảm cỏ biển, vùng triều cửa sông, đảo, rạn san hô, đáy mềm, đầm

phá... Trong đó, có trên 2.038 loài cá, 6.000 loài động vật đáy, 635 loài rong biển, 43

loài chim, trên 40 loài thú và bò sát biển và hàng ngàn loài động thực vật phù du khác

đã tạo ra các quần xã sinh vật đặc biệt phong phú.

Theo tính toán của các nhà hải dương học, biển Việt Nam có trữ lượng khoảng 3

- 4 triệu tấn cá, khả năng khai thác là 1,5 - 2,0 triệu tấn, mực 30.000 - 40.000 tấn, tôm

biển 50.000 – 60.000 tấn, thân mềm phải đạt đến hàng triệu tấn. Với nguồn lợi này sẽ

giúp cho ngành thủy sản nước ta ngày càng phát triển.

b. Tác động của ô nhiễm dầu đến các HST

Đối với chim biển, dầu thấm ướt lông chim, làm mất tác dụng bảo vệ thân nhiệt

và chức năng nổi trên mặt nước. Bị nhiễm dầu, chim di chuyển khó khăn, phải di

chuyển chỗ ở, thậm chí bị chết. Dầu còn ảnh hưởng đến khả năng nở của trứng chim.

Cá – nguồn lợi lớn nhất của biển được đánh giá là loài chịu tác động tiêu cực

mạnh mẽ của sự cố dầu tràn. Dầu gây ô nhiễm môi trường làm cá chết hàng loạt do

thiếu oxy hòa tan trong nước, dầu bám vào cá làm giảm giá trị sử dụng do gây mùi khó

chịu, dầu có thể làm trứng mất khả năng phát triển, trứng có thể bị ung, thối.

Ô nhiễm dầu cũng làm biến đổi cân bằng oxy, gây ra độc tính tiềm tàng trong

HST, khi sự cố ô nhiễm dầu xảy ra, các HST đã bị ảnh hưởng nghiêm trọng và thể

hiện rõ nét nhất là HST rừng ngập mặn, cỏ biển, vùng triều bãi cát, đầm phá và các rạn

san hô. Ô nhiễm dầu đã làm giảm sức chống đỡ, tính linh hoạt và khả năng khôi phục

của các HST từ tác động của các tai biến. Cụ thể, các tác động tiêu cực của ô nhiễm

dầu đến các HST được hiểu theo 3 cấp độ: suy thoái, tổn thương và mất HST.

Như vậy, có thể thấy ô nhiễm dầu đã tác động trực tiếp hoặc gián tiếp lên các

HST biển và ven biển ở các khía cạnh sau:

Làm biến đổi cân bằng oxy của HST: Dầu có tỷ trọng nhỏ hơn nước, khi chảy

loang trên mặt nước, dầu tạo thành váng và bị biến đổi về thành phần và tính chất. Khi

dầu loang, hàm lượng dầu trong nước tăng cao, các màng dầu làm giảm khả năng trao

đổi oxy giữa không khí với nước, làm giảm hàm lượng oxy của HST, như vậy cán cân

điều hòa oxy trong hệ sẽ bị đảo lộn.

Làm nhiễu loạn các hoạt động sống trong HST: Đầu tiên phải kể đến các nhiễu

loạn áp suất thẩm thấu giữa màng tế bào sinh vật với môi trường, cụ thể là các loài

sinh vật bậc thấp như sinh vật phù du, nguyên sinh động vật luôn luôn phải điều tiết áp

suất thẩm thấu giữa môi trường và cơ thể thông qua màng tế bào. Dầu bao phủ màng tế

bào, sẽ làm mất khả năng điều tiết áp suất trong cơ thể sinh vật, đồng thời cũng là

nguyên nhân làm chết hàng loạt sinh vật bậc thấp, các con non, ấu trùng. Dầu bám vào

cơ thể sinh vật sẽ ngăn cản quá trình hô hấp, trao đổi chất và sự di chuyển của sinh vật

trong môi trường nước.

Theo đánh giá của các chuyên gia, nồng độ dầu trong nước chỉ 0,1mg/l có thể

gây chết các loài sinh vật phù du, mắt xích đầu tiên trong lưới thức ăn ở biển. Đối với

các sinh vật đáy, ô nhiễm dầu có thể ảnh hưởng rất lớn đến con non và ấu trùng. Đối

với các cá thể trưởng thành, dầu có thể bám vào cơ thể hoặc được sinh vật hấp thụ qua

quá trình lọc nước, dẫn đến làm giảm giá trị sử dụng do có mùi dầu.

Ảnh hưởng của dầu đối với chim biển chủ yếu là thấm ướt lông chim, làm giảm

khả năng cách nhiệt của bộ lông, làm mất tác dụng bảo vệ thân nhiệt của chim và chức

năng phao bơi, giúp chim nổi trên mặt nước. Bên cạnh đó, cá là nguồn lợi lớn nhất của

biển và cũng là đối tượng chịu tác động tiêu cực mạnh mẽ của sự cố ô nhiễm dầu, ảnh

hưởng này phụ thuộc vào mức độ tan của các hợp chất độc hại có trong dầu vào trong

nước.

Dầu bám vào cá, làm giảm giá trị sử dụng do gây mùi khó chịu. Đối với trứng cá,

dầu có thể làm trứng mất khả năng phát triển, trứng có thể bị “ung, thối”. Dầu gây ô

nhiễm môi trường làm cá chết hàng loạt do thiếu oxy hòa tan trong nước.

Gây ra độc tính tiềm tàng trong HST: Ảnh hưởng gián tiếp của dầu loang đối với

sinh vật thông qua quá trình ngăn cản trao đổi oxy giữa nước với khí quyển tạo điều

kiện tích tụ các khí độc hại như H2S, và CH4 làm tăng pH trong môi trường sinh thái.

Dưới ảnh hưởng của các hoạt động sinh - địa - hóa, dầu dần dần bị phân hủy, lắng

đọng và tích lũy trong các lớp trầm tích của HST làm tăng cao hàm lượng dầu trong

trầm tích gây độc cho các loài sinh vật sống trong nền đáy và sát đáy biển.

Cản trở các hoạt động kinh tế ở vùng ven biển: Dầu trôi theo dòng chảy mặt,

sóng, gió, dòng triều dạt vào vùng biển ven bờ, bám vào đất đá, kè đá, các bờ đảo làm

mất mỹ quan, gây mùi khó chịu đối với du khách khi tham quan du lịch. Do vậy,

doanh thu của ngành du lịch cũng bị ảnh hưởng. Mặt khác, ô nhiễm dầu còn làm ảnh

hưởng đến nguồn giống tôm cá, thậm chí bị chết dẫn đến giảm năng suất nuôi trồng và

đánh bắt thủy sản ven biển.

1.1.5.2 Thiệt hại do ô nhiễm dầu gây ra cho con người

Biển Đông và vùng bờ của nó là nơi giàu có và đa dạng các loại hình tài nguyên

thiên nhiên, cũng như chứa đựng tiềm năng phát triển kinh tế đa ngành, đa mục tiêu.

Bởi vậy, đây cũng là nơi tập trung sôi động các hoạt động phát triển của con người:

trên 50% số đô thị lớn, gần 60% dân số tính theo đơn vị cấp tỉnh, phần lớn các khu

công nghiệp lớn và các khu chế xuất, các vùng nuôi thủy sản, các hoạt động cảng biển

- hàng hải và du lịch đều được phát triển ở đây. Nên một lượng lớn chất thải ở đây là

không tránh khỏi, đặt biệt là các chất thải có mặt của dầu.

Chất lượng môi trường biển thay đổi dẫn đến nơi cư trú tự nhiên của loài bị phá

huỷ gây tổn thất lớn về đa dạng sinh học vùng bờ. Dẫn tới hiệu suất khai thác hải sản

giảm, gây tổn thất lớn cho nền kinh tế biển nước ta.

Tràn dầu không chỉ gây tổn thất nguồn nguyên liệu cho quốc gia mà những hậu

quả của nó gây ra không nhỏ đến động thực vật, vùng biển trong khu vực gây tốn kém

chi phí bồi thường thiệt hại từ phía nhà nước, chi phí ứng cứu, khắc phục sau ô

nhiễm,...

 Chỉ tính riêng vụ tràn dầu ở kho xăng dầu hàng không Liên Chiểu (Đà Nẵng –

10/2008) đã gây tốn kém chi phí ứng cứu gần 800 triệu đồng và thiệt hại về ngư

nghiệp 122 triệu đồng, chưa kể việc bồi thường phục hồi môi trường bị suy thoái.

 Tàu chở dầu KASCO Monrovia va chạm với Cát Lái Jetty, trên sông Sài Gòn

– HCM vào tháng 01/2005, làm tràn 518 tấn DO, thiệt hại 1triệu USD.

 Ngày 07/07/2013, tại khu vực biển Quy Nhơn ở Hải Minh, TP. Quy Nhơn đã

xảy ra sự cố tràn dầu, gây ra tổng thiệt hại gần 1,9 tỷ đồng. Riêng dầu loang gây thiệt

hại cho 80 hộ nuôi cá lồng bè, với 707 lồng nuôi gần 1,8 tỷ đồng.

Sự cố tràn dầu còn gây ảnh hưởng đến sức khỏe của con người: dầu bay hơi vào

không khí, ô nhiễm các sản phẩm thủy sản, thay đổi cách thức tiêu dùng của người

dân, tăng chấn thương xã hội…

(Nguồn: Hội nghị quốc tế về tràn dầu năm 2008)

1.2 VỎ SẦU RIÊNG

1.2.1 Nguồn gốc của VSR

VSR là sản phẩm phụ của quá trình tách vỏ sử dụng “cơm” từ quả sầu riêng để

làm thực phẩm trong sản xuất và trong sinh hoạt hằng ngày của con người.

Hình 1.1: Quả sầu riêng và vỏ sầu riêng.

Nguồn [33]

Hình 1.2: Cơm sầu riêng.

Nguồn [34]

Sầu riêng tên khoa học Durio zibrthinus, là loại cây ăn trái đặc sắc ở vùng Đông

Nam Á. Sầu riêng có nguồn gốc từ Malaysia và Indonesia. Sau đó, lan dần sang

Philippines, Thái Lan, Campuchia và Việt Nam. Ngoài ra còn còn được trồng ở một số

nước nhiệt đới Trung Nam Mỹ, một số nước ở Châu Phi và Châu Đại Dương điển hình

như Australia [11].

Chi Durian có nhiều loài, một trong số đó được trồng nhiều và có ý nghĩa kinh tế

nhất ở Đông Nam Á là Durio Zibethinus. Một số khác được trồng ít hơn, giá trị kinh tế

thấp hơn như Durio Oxleyanus, Durio Lowianus, Durio Graveolus [11],…

Thành phần chủ yếu của VSR là cellulose thuộc nhóm anpha – cenllulose, độ ẩm

đo được là 81,18%, hàm lượng tro là 0,936% và hàm lượng kim loại nặng có trong

VSR thấp, đáp ứng yêu cầu của an toàn thực phẩm [12].

Quả sầu riêng có một số đặc điểm như sau: Quả sầu riêng có gai dài và nhọn.

Trọng lượng quả từ 1,5–4 kg, cá biệt có quả 8 kg. Trong mỗi quả có 5 ô, mỗi ô có 2-6

múi.

Bảng 1.1: Tỉ lệ các thành phần trong một quả sầu riêng.

STT Thành phần Tỉ lệ (% theo khối lượng)

1 Múi 20-30

2 Hạt 55-15

3 Vỏ 55-56

Nguồn [35]

1.2.2 Ngành trồng sầu riêng ở Việt Nam

1.2.2.1 Nguồn gốc và phân bố

Sầu riêng du nhập vào Việt Nam từ Thái Lan và được trồng chủ yếu ở phía Nam,

bởi vùng Nam bộ có điều kiện tự nhiên, thổ nhưỡng, thủy văn, nhiệt độ ổn định (trung

bình từ 26,9oC – 27,5oC), nắng bình quân 2.400 giờ/năm rất thích hợp cho cây sầu

riêng sinh trưởng và phát triển. Đặc biệt, vùng Đồng bằng sông Cửu Long, nhất là các

tỉnh Tiền Giang, Bến Tre, Vĩnh Long, có nguồn nước ngọt quanh năm, đất đai phì

nhiêu, phù sa bồi giúp cho sầu riêng tốt tươi quanh năm [30].

1.2.2.2 Các giống sầu riêng phổ biến tại Việt Nam [32]

Tại nước ta có nhiều giống sầu riêng, trong đó có một số giống phổ biến hiện nay như:

 Sầu riêng khổ qua xanh: vỏ trái vẫn còn màu xanh khi chín, trái hơi dài,

chóp trái nhọn, có khía, và cuống trái ngắn nhỏ. Trồng nhiều ở Tiền Giang.

 Sầu riêng khổ qua vàng: trái có màu vàng nhạt khi còn non, khi chín vỏ trái

có màu vàng. Chất lượng trái tương tự như loại khổ qua xanh nhưng cho năng suất

thấp nên ít được ưa chuộng.

 Sầu riêng khổ qua hột lép: trái màu xanh vàng nhạt, gai to, thưa, chóp trái

phẳng, cuống trái dài, to. Năng suất khá (100 – 200 trái/cây/năm). Trái nặng 1,5 – 3kg,

dầy cơm, phẩm chất ngon, tỷ lệ hột lép trong trái khá cao.

 Sầu riêng Sữa hột lép: trái tròn, vỏ trái màu vàng nâu khi chín, cơm dày màu

vàng, hột lép nhiều, ít xơ, ngọt, béo, thơm. Năng suất trung bình. Trái nặng 2–3kg, có

thể thu hoạch trước trên cây. Đây là giống nổi tiếng ở vùng Chợ Lách (Bến Tre).

 Sầu riêng Ri 6: xuất hiên cách đây rất lâu và cho đến nay đây là loại quả

thơm ngon, giá trị với đặc điểm là “hạt lép, cơm khô ráo, cầm không dính tay và màu

vàng trông thật hấp dẫn và thơm ngon”. Loại sầu riêng này cho giá trị kinh tế cao và

được xếp vào những loại quả thơm ngon được yêu thích tại các hội chợ và cuộc thi.

Điều đặc biệt là đây là giống cây rất dễ trồng, dễ chăm sóc và có khả năng thích nghi

cao. Loại quả này cho thu hoạch sớm hơn các giống sầu riêng khác [31].

Ngoài ra, còn có một số ít giống phổ biến khác như: sầu riêng Bí Rợ, Vàm Xẻo,

Sáp… và một số giống sầu riêng nhập từ Thái Lan, Mã Lai đang được trồng thử

nghiệm ở nhiều nơi.

1.1.2.3 Sản lượng sầu riêng tại Việt Nam

Những năm qua, diện tích và sản lượng sầu riêng trong vùng tăng khá nhanh.

Theo thống kê năm 2014, cả nước trồng trên 17.000 ha sầu riêng, trong đó có trên

15.200 ha trồng tập trung ở 4 tỉnh: Tiền Giang, Vĩnh Long, Bến Tre và Đồng Nai.

Hiện nay, toàn vùng có 12.737 ha sầu riêng cho thu hoạch với sản lượng 210.575 tấn

[30].

Bảng 1.2: Thống kê diện tích và sản lượng sầu riêng ở nước ta (năm 2014).

Tổng Diện tích Nơi trồng Sản lượng Diện tích Sản STT trồng sầu riêng (tấn/năm) thu hoạch lượng (ha)

(ha) (tấn/năm)

Tiền Giang 7.390 83.098

Vùng Bến Tre 1.843 18.500

1 Nam 12.737 210.575

Vĩnh Long 2.509 20.200 Bộ

Đồng Nai 3 3.865 28.000

2 Các tỉnh khác 1.393 x x x

3 Tổng 17.000 x x x

(Nguồn: Tác giả tự tổng hợp)

Ghi chú:

 x: Chưa có số liệu cụ thể

Như vậy, với sản lượng sầu riêng thu hoạch hằng năm tại các tỉnh vùng Nam Bộ

là 210.575 tấn/năm, thì đồng nghĩa với lượng VSR bỏ đi khoảng 55 – 56% khối lượng

VSR, tức là khoảng 115.816 – 117.922 tấn VSR/năm chỉ tính riêng cho vùng Nam

Bộ.

Nếu có các biện pháp thu gom và quản lý một cách có hiệu quả nguồn đầu ra

3 [*]: http://nongnghiep.vn/go-kho-cho-sau-rieng-dong-nai post145735.html.

này, thì có thể nói đây là một nguồn nguyên liệu vô cùng quý giá trong tương lai.

1.3 QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ

1.3.1 Khái niệm hấp phụ

Theo GS.TSKH Nguyễn Bin: “Hấp phụ là quá trình hút các chất rắn trên bề mặt

vật liệu xốp nhờ các lực bề mặt. Các vật liệu xốp được gọi là chất hấp phụ (hay còn

gọi là vật liệu hấp phụ), chất bị hút gọi là chất bị hấp phụ” [13].

Theo TS. Phan Xuân Vận và TS. Nguyễn Tiến Quý: “Hấp phụ, đó là hiện tượng

bề mặt nhằm thu hút chất bị hấp phụ lên bề mặt chất hấp phụ làm giảm sức căn bề mặt

của chất hấp phụ” [14].

Có nhiều khái niệm khác nhau về hấp phụ nhưng tóm lại, “Hấp phụ là quá trình

xảy ra khi một chất khí hay chất lỏng bị hút trên bề mặt một chất rắn xốp. Chất khí hay

hơi được gọi là chất bị hấp phụ (adsorbent), chất rắn xốp dùng để hút khí hay hơi gọi

là chất hấp phụ (adsorbate) và những khí không bị hấp phụ gọi là khí trơ.

1.3.2 Cơ chế của quá trình hấp phụ [15]

Cơ chế của quá trình hấp phụ gồm 3 bước:

 Bước 1: Sự khuếch tán chất đến bề mặt vật liệu hấp phụ.

 Bước 2: Sự di chuyển đến mao quản của vật liệu hấp phụ.

 Bước 3: Hình thành đơn chất bị hấp phụ lên bề mặt chất hấp phụ.

Hình 1.3: Cơ chế của quá trình hấp phụ

Quá trình hấp phụ xảy ra do lực hút tồn tại ở trên và gần sát các mao quản (sức

căng bề mặt).

Sức căng bề mặt của vật liệu hấp phụ chủ yếu là các dạng liên kết như: liên kết

Vander Waals, liên kết tĩnh điện, liên kết Hydro, liên kết hóa trị…

1.3.3 Phân loại quá trình hấp phụ

1.3.3.1 Hấp phụ vật lý

 Các phân tử bị hấp phụ giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ nhờ những liên kết

yếu như: lực Vander Waals, liên kết Hydro…

 Các phân tử chỉ bị giữ lại nhưng không tạo thành hợp chất hóa học (không

hình thành các liên kết hóa học gồm các liên kết ion, cộng hóa trị, liên kết phối trí…)

 Hấp phụ vật lý luôn thuận nghịch, nhiệt hấp phụ không lớn và ít phụ thuộc vào

nhiệt độ.

1.3.3.2 Hấp phụ hóa học

 Có bản chất là một phản ứng hóa học, hình thành các liên kết hóa học bền và

tạo thành hợp chất.

 Hấp phụ hóa học luôn bất thuận nghịch, nhiệt hấp phụ lớn nên thường được

tiến hành trong điều kiện nhiệt độ cao.

 Hấp phụ hóa học liên quan đến hàng rào hoạt hóa còn được gọi là hấp phụ

hoạt hóa.

1.4 CÁC LOẠI VẬT LIỆU HẤP PHỤ DẦU HIỆN NAY [5]

Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều loại vật liệu hấp phụ dầu khác nhau, nhờ

phương pháp cải tiến các vật liệu hấp phụ hiện nay cho độ hấp phụ tương đối cao,

ngoài ra còn tăng khả năng kỵ nước. Các loại vật liệu mới đã được nghiên cứu như:

1.4.1 Vật liệu hấp phụ dầu hữu cơ tổng hợp

Vật liệu hấp phụ dầu chủ yếu được chế tạo từ các loại polymer hữu cơ tổng hợp

như PP (Polypropylen), PE (Polyethylene), PU (Polyurethane), polyeste, polyamit,

copolymer khối trên cơ sở của ankylstyren, polycacbodimit, các loại copolymer khối

trên cơ sở PP và PE.

Ưu điểm:

 Nhẹ vì có tỷ trọng thấp.

 Không hoặc ít hút nước.

 Có tính năng cơ – lý cao, bền với môi trường và hóa chất.

 Khả năng hấp phụ dầu cao.

 Có thể sản xuất công nghiệp nên có sẵn trong thị trường.

 Dễ gia công thành sợi nên sản phẩm đa dạng như các loại phao, gối, chăn,

khăn,...

Nhược điểm:

 Giá thành cao.

 Độ bền cao nên khó phân hủy sinh học, gây ô nhiễm môi trường.

1.4.2 Vật liệu hấp phụ dầu hữu cơ có nguồn gốc thiên nhiên

Các sản phẩm và phế phải của nông nghiệp được sử dụng để làm vật liệu hấp phụ

như các loại sợ bông (bông vải, bông gạo, bông gòn,...) các loại cỏ bông, rơm rạ, lõi

ngô, bã mía, mùn cưa, xơ dừa, sợi gỗ, một số loại vỏ cây, thực vật thân mềm như rau

nhút, các sản phẩm có nguồn gốc từ xenlulozo biến tính khác.

Ưu điểm:

 Có nguồn gốc từ thiên nhiên và có thể tái sử dụng được.

 Giá thành thấp.

 Thân thiện với môi trường và có khả năng tự phân hủy sinh học.

 Cấu trúc dạng sợi nên dễ gia công thành các loại sản phẩm khác nhau phù hợp

với tình hình công tác ứng cứu.

Nhược điểm:

 Tỷ trọng cao nên khó nổi trên mặt nước.

 Vật liệu có tính ưa nước cao, khả năng hấp phụ dầu thấp.

1.4.3 Vật liệu hấp phụ dầu vô cơ

Bao gồm các loại khoáng sét (diatomite, cát thạch anh, thạch anh tinh thể,

silica,...) khoáng sét hữu cơ, zeolite, sợi thủy tinh, than chì, than hoạt tính...

Ưu điểm:

 Có sẵn.

 Giá thành thấp.

Nhược điểm:

 Tỷ trọng cao.

 Không tái sử dụng được.

 Hút nước, hấp phụ dầu kém.

 Dạng bột, hạt nên khó bảo quản, vận chuyển, khó áp dụng trong các tình

huống có gió to, sóng lớn.

1.5 CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN

1.5.1 Các nghiên cứu về vật liệu hấp phụ dầu

1.5.1.1 Trên thế giới

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu chế tạo thành

công các vật liệu hấp phụ dầu:

Các nhà khoa học của Trung Quốc (Xuchun Gui, Jinquan Wei, Kunli Wang) đã

chế tạo thành công vật liệu xốp CNTs có khả năng hấp phụ dầu rất cao (Q=143), có

khả năng tái sử dụng được nhiều lần, dễ dàng thu hồi dầu bằng phương pháp ép cơ học

hoặc đốt cháy [5].

Gần đây là phát hiện của TS. Kathiresan, giảng viên Khoa Công nghệ sinh học

của Đại học AIMST, Malaysia. Ông đã phát hiện ra rằng bột VSR, sau khi được bổ

sung một số chất hóa học, có thể được sử dụng để loại bỏ dầu trong nước. Ông sử

dụng các nghiên cứu động lực học và mô hình đường đẳng nhiệt Freundlich, tiến sỹ

Kathiresan cho biết thí nghiệm cho thấy vỏ sầu riêng được bổ sung các acid béo cũng

có thể giữ lại hiệu quả ban đầu của nó, để hấp thụ dầu tràn trong dung dịch nước. Kết

quả cho khả năng hấp phụ tương đối cao, gấp 30 – 40 lần (Q = 30÷40) so với khối

lượng vật liệu ban đầu [5].

1.5.1.2 Trong nước

Trong những năm gần đây tình hình tràn dầu ở nước ta diễn ra khá nhiều, đứng

trước tình hình đó nhiều công trình nghiên cứu về vật liệu xử lý dầu tràn đã được xây

dựng. Chủ yếu tập trung vào các nguồn nguyên liệu hữu cơ có sẵn trong tự nhiên, chi

phí thấp, đặc biệt là có khả năng phân hủy sinh học không gây ảnh hưởng đến môi

trường. Dưới đây là một số nghiên cứu của các tác giả trong nước:

“Nghiên cứu và khảo sát khả năng xử lý dầu loang bằng rau NEPTUNIA

OLERACEA (Rau Nhút/Rút)” của Nguyễn Hữu Biên & Phạm Quang Thới – ĐH Bà

Rịa – Vũng Tàu. Mục đích của nghiên cứu này là ra loại vật liệu có khả xử lý dầu

loang tốt, có sẵn, rẻ tiền và cho hiệu suất cao từ lớp xốp của cây rau nhút. Nghiên cứu

bước đầu khảo sát hình thái học của vật liệu qua ảnh chụp vi cấu trúc bề mặt bằng kính

hiển vi điện tử quét (SEM), tiếp theo xác định phương pháp làm khô vật liệu tối ưu

bằng nhiệt hoặc gió, cuối cùng là khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ

của vật liệu và khả năng tái sử dụng của vật liệu. Kết quả nghiên cứu cho thấy Rau

nhút sau khi làm sạch và để khô gió trong 6 giờ có khả năng hấp phụ chọn lọc với dầu

và nước hơn là phương pháp sấy. Mỗi gam vật liệu có thể hấp phụ trung bình khoảng

17,7g dầu. Nếu tái sử dụng 1g vật liệu có thể hấp phụ trên 72,88g dầu sau 8 lần tái sử

dụng khả năng tái sử dụng của vật liêu lên đến 8 lần, với 1g vật liệu cho lượng dầu hấp

phụ tổng cộng 72,88g. Thời gian hấp phụ dầu nhanh khoảng 5 – 10 phút, kết quả từ

hình ảnh SEM cho thấy rằng cấu trúc của vật liệu này không có dạng mao quản và sự

hấp phụ các phân tử chất bị hấp phụ chủ yếu xảy ra trên bề mặt. Nghiên cứu này đã

mở ra một hướng nghiên cứu mới trong việc nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ

nguồn nguyên liệu có sẵn và sản lượng thu hoạch lớn ở Việt Nam mỗi năm để xử lý

nước nhiễm dầu. Tuy nhiên, đề tài này vẫn còn một số hạn chế sau: chưa phân tích

được cấu tạo của vật liệu, chưa đánh giá được khả năng hấp phụ của vật liệu đối với

các loại dầu khác nhau và hiệu quả kinh tế khi sử dụng vật liệu vào trong thực tế [4].

“Nghiên cứu khả năng hấp phụ dầu trong nước thải bằng các vật liệu tự nhiên

như thân bèo, lõi ngô, rơm và xơ dừa” của nhóm nghiên cứu của trường ĐH Hàng

Hải. Các loại vật liệu xử lý bước đầu, sau đó được cắt nhỏ, rây lấy kích thước phù hợp

và được sấy khô vật liệu ở 150oC. Các mẫu vật liệu sau khi sấy được đem đi khảo sát

một số thông số vật lý cơ bản của VLHP như: độ trương nở (Q), hệ số trương nở (DI),

khả năng hấp phụ dung môi (VAS). Khảo sát khả năng hấp phụ dầu trong nước thải

của các loại vật liệu được tiến hành bằng phương pháp hấp phụ động trên cột, cuối

cùng đề tài còn nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đối với vật liệu hấp phụ như: ảnh

hưởng của lưu lượng, độ mặn đến khả năng hấp phụ dầu của vật liệu. Kết quả nghiên

cứu cho thấy khả năng hấp phụ dầu của thân cây bèo là tốt nhất, 1g vật liệu thì có khả

năng hấp phụ 0,29g dầu. Lưu lượng chảy càng nhanh thì khả năng hấp phụ của vật liệu

càng kém. Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng ở cùng một thể tích vật liệu được nhồi

cột, lưu lượng nước thải càng lớn thì khả năng hấp phụ càng kém, độ mặn của nước

thải càng thấp thì khả năng hấp phụ dầu của vật liệu càng cao. Đề tài đã khảo sát khả

năng hấp phụ của vật liệu bằng phương pháp hấp phụ động trên cột, tuy nhiên đề tài

vẫn chưa khảo sát được các yếu tố ảnh hưởng chính đến quá trình hấp phụ[7].

“Nghiên cứu Graphit và khả năng chế tạo vật liệu xử lý ô nhiễm dầu trong môi

trường nước” của nhóm nghiên cứu Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

và Đại học Nguyễn Tất Thành. Nhằm tăng khả năng ứng dụng và hiệu quả của graphit

tự nhiên, nghiên cứu đã biến tính graphit bằng các phương pháp khác nhau tạo ra

graphit tróc nở (Exfoliated Graphit–EG). Vật liệu EG được chế tạo bằng cách xem

chèn thêm một số tác chất như H2SO4 (98%) và H2O2 (30%) hoặc HClO4 (72%) và

HNO3 (65%). Sau khi tạo các sản phẩm xen chèn tàn dư, sản phẩm được chuyển sang

quá trình tróc nở theo phương pháp sốc nhiệt bằng lò vi sóng và lò nung muffle. Cuối

cùng là khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tróc nở và khảo sát khả năng hâp

phụ dầu của vật liệu bằng cách cho một lượng dầu nhất định vào cốc thủy tinh đã chứa

sẵn nước, sau đó rải từ từ 0,1g EG trên mặt nước nhiễm dầu. Xác định thời gian cần

thiết để hoàn thành quá trình hấp thu dầu. Sau khi kết thúc quá trình hấp thu dầu, EG

đã hấp thu dầu được loại khỏi dung dịch nhờ quá trình lọc trên lưới lọc tại áp suất

thường, sau đó cân xác định khối lượng. Kết quả thí nghiệm cho thấy sản phẩm EG có

độ xốp lớn, hệ số tróc nở thể tích Kv khoảng 90-112 lần. EG được thử nghiệm khả

năng hấp thu dầu diesel cho thấy độ hấp thu dầu đạt 35-43g dầu/g EG, thời gian hấp

thu bão hòa là 2 phút. Tuy nhiên nghiên cứu này vẫn chưa hoàn thiện quy trình công

nghệ tổng hợp EG, đánh giá tính chất EG (khoảng cách lớp giãn nở, diện tích bề mặt

riêng, thể tích lỗ xốp, đặc tính hình thái bề mặt của graphit trước và sau tróc nở...),

khảo sát khả năng hút dầu của EG trong môi trường nước biển, cũng như biện pháp

thu hồi, tái sử dụng vật liệu, dầu được hấp thu [8].

Ngoài ra còn một số nghiên cứu của các tác giả sau: “Nghiên cứu khả năng hấp

phụ dầu của một số khoáng tự nhiên vào việc xử lý nước nhiễm dầu trong các sự cố

tràn dầu trên biển” của Nguyễn Ngọc Khang – ĐH Hàng Hải Việt Nam – Hải Phòng

[16] và “Nghiên cứu chế tạo vật liệu mới hấp phụ chọn lọc dầu trong hệ dầu – nước

có khả năng ứng dụng trong các quá trình tách chất và xử lý sự cố tràn dầu” của Vũ

Thị Thu Hà [5].

1.5.2 Các nghiên cứu về khả năng hấp phụ của vỏ sầu riêng

1.5.2.1 Trên thế giới

Hiện nay trên thế giới đã có rất nhiều công trình nghiên cứu sử dụng VSR để làm

vật liệu hấp phụ, nhưng chủ yếu là chế tạo than hoạt tính từ VSR để làm vật liệu xử lý

màu trong nước thải. Cụ thể một số công trình nghiên cứu điển hình như sau:

“Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ vỏ sầu riêng” của tác giả Zahidah bitin

Ahmad Zulfa. Nghiên cứu này đã chế tạo VSR thành than hoạt tính ở các điều kiện

khác nhau để làm vật liệu hấp phụ màu trong nước thải. Cụ thể VSR được xử lý sơ bộ

sau khi thu gom về, sau đó được sấy khô và nghiền thành bột. Tiếp đến VSR được tẩm

KOH với các nồng độ và tỉ lệ khác nhau và được than hóa ở các điều kiện nhiệt độ

khác nhau dưới tác dụng của dòng khí N2, sau đó VSR đã được than hóa được khảo sát

khả năng hấp phụ màu trong nước thải. Kết quả nghiên cứu cho thấy năng suất chế tạo

vật liệu tối đa là 37% cho vỏ sầu riêng được ngâm tẩm với KOH ở 1:4 theo tỉ lệ khối

lượng, than hóa ở 400oC trong 2 giờ và hiệu quả xử lý màu trong nước thải đạt tỷ lệ

hấp thụ tối đa là 98,35% với khả năng hấp phụ tối đa 24,59mg/g [21].

“Durian Rind as A Low Cost Adsorbent” của tác giả: Syakirah Afiza

Mohammed, Nor Wahidatul Azura Zainon Najib and Vishnuvarthan Muniandi.

Nghiên cứu này sử dụng vật liệu hấp phụ là VSR có nguồn gốc từ phế phẩm nông

nghiệp. VSR được xử lý sơ bộ, sấy khô và nghiền với kích thước hạt 0,15 – 0,3 mm.

Sau đó VSR được sử dụng để hấp phụ Methylene Blue và Brilliant Green, cuối cùng là

khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ. Kết quả nghiên cứu cho thấy khả

năng hấp phụ Methylene Blue cao nhất và thấp nhất đối 95,91% và 87,46%, trong khí

đó Brilliant Green cao nhất và thấp nhất là 97,81% và 87,79%. Ngoài ra, thời gian hấp

phụ đạt bão hòa là 30 phút, thông qua các nghiên cứu cân bằng hấp phụ sử dụng mô

hình đường đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich, khả năng hấp phụ tối đa Brilliant

Green là 95,23 mg/g, tiếp theo là Methylene Blue với 84,75 mg/g [23].

1.5.2.2 Trong nước

Tại Việt Nam cũng có một số công trình nghiên cứu về việc ứng dụng VSR làm

vật liệu hấp phụ, nhưng cũng chủ yếu là chế tạo than hoạt tính từ VSR để làm vật liệu

hấp phụ dầu trong nước thải. Cụ thể có một số công trình nghiên cứu như sau:

Nghiên cứu: “Tối ưu quá trình than hóa vỏ sầu riêng ứng dụng trong xử lý chất

màu( loại bỏ màu xanh methylen từ nước thải tổng hợp)” của Lê Thị Kim Phụng, Lê

Anh Kiên. Nội dung nghiên cứu là trình bày các điều kiện tối ưu cho quá trình than

hóa vỏ sầu riêng làm than hoạt tính để loại bỏ màu xanh methylen từ nước thải tổng

hợp. Ảnh hưởng của nhiệt độ than hóa (từ 673 K đến 923oK) và tỷ lệ KOH (0,2 – 1,0)

lên năng suất, diện tích bề mặt và khả năng hấp thụ chất màu của than hoạt tính cũng

được định lượng trong nghiên cứu này. Khả năng loại bỏ chất màu được đánh giá với

màu xanh methylen. Trong nghiên cứu này xác định các điều kiện tối ưu cho quá trình

than hóa vỏ sầu riêng được xác định bằng cách sử dụng phương pháp bề mặt đáp ứng

được ở nhiệt độ 760K và tỉ lệ KOH là 1.0, kết quả nghiên cứu ở điều kiện tối ưu cho

năng suất (51%), diện tích bề mặt (786m2/g), và khả năng loại bỏ xanh methylen là

(172 mg/g) [17].

Ngoài ra còn có “Nghiên cứu sản xuất than hoạt tính từ vỏ sầu riêng: ứng dụng

hấp phụ chất màu trong nước thải dệt nhuộm” do Trung tâm Phát triển Khoa học công

nghệ Trẻ chủ trì và TS. Nguyễn Ngọc Anh Tuấn là chủ nhiệm đề tài [18].

Không chỉ có các công trình nghiên cứu sử dụng VSR làm vật liệu hấp phụ, còn

có một số công trình nghiên cứu tách chết, sử dụng các thành phần trong VSR, cụ thể

là nghiên cứu của Phạm Hương Uyên tại Đại Học Đà Nẵng: “Nghiên cứu chuyển hóa

cenlulose từ vỏ sầu riêng thành carboxy methyl cellulose”. Nội dung của nghiên cứu

này là xác định được một số đặc tính hóa lý của VSR, các yếu tố ảnh hưởng đến quá

trình tách Cellulose từ vỏ sầu riêng theo phương pháp xử lý với xút và ảnh hưởng của

các yếu tố đến quá trình tổng hợp Carbon Methyl Cellulose hòa tan từ cellulose vỏ quả

sầu riêng. Kết quả nghiên cứu cho thấy độ ẩm đo được là 81,18%, hàm lượng tro là

0,936% và hàm lượng kim loại nặng có trong VSR thấp, đáp ứng yêu cầu của an toàn

thực phẩm. Điều kiện tối ưu cho quá trình nấu VSR theo phương pháp xút (kích thước

nguyên liệu: 1cm; tỉ lệ mvỏ/mNaOH = 2; nhiệt độ: 90oC; thời gian nấu: 16 giờ), điều kiện

tối ưu cho quá trình tổng hợp CMC hòa tan từ cellulose VSR (Nồng độ dung dịch

NaOH dùng để kiềm hóa là 17,5%; thời gian kiềm hóa: 2 giờ; tỉ lệ mol

ClCH2COONa/Cellulose = 2:5:1; thời gian carboxyl methyl hóa: 2 giờ) [12].

1.5.2.3 Kết luận

Ở Việt Nam hiện nay chủ yếu là các công trình nghiên cứu sử dụng VSR làm vật

liệu hấp phụ màu trong nước thải, chưa có bất kỳ nghiên cứu, công trình nào công bố

liên quan đến việc sử dụng vỏ sầu riêng trong việc xử lý dầu. Chính vì lý do trên nên

chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài này.

Dựa trên kết quả nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước về khả năng hấp

phụ các dung môi hữu cơ của VSR so sánh với khả khả năng hấp phụ dung môi hữu cơ

dầu và phát hiện của TS. Kathiresan về khả năng xử lý dầu tràn của vỏ sầu riêng sau

khi bổ sung một số chất hóa học, chúng tôi tiến hành khảo sát khả năng hấp phụ dầu

của VSR và sử dụng một số tác nhân hóa học bổ sung vào VSR để làm tăng khả năng

hấp phụ dầu của vật liệu này.

CHƯƠNG 2. NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.1.1 Nội dung 1. Tổng hợp, biên hội các tài liệu có liên quan

 Tài liệu nghiên cứu về VSR có liên quan.

 Tài liệu nghiên cứu về vật liệu hấp phụ dầu có liên quan.

 Tài liệu về dầu và ảnh hưởng của sự cố tràn dầu.

 Quá trình hấp phụ và các yếu tố liên quan đến quá trình hấp phụ.

2.1.2 Nội dung 2: Chế tạo vật liệu hấp phụ từ VSR

 Vật liệu hấp phụ từ VSR ở dạng thô

 Vật liệu hấp phụ từ VSR bổ sung acid béo

2.1.3 Nội dung 3: Khảo sát hình thái bề mặt và màu sắc của VLHP

 VSR trước và sau khi bổ sung acid béo

 VSR sau khi bổ sung acid béo ở các tỉ lệ khác nhau

2.1.4 Nội dung 4. Khảo sát khả năng hấp phụ dầu

 Xác định tỉ lệ phối trộn giữa VSR/acid béo cho khả năng hấp phụ dầu tốt nhất.

 Xác định dung lượng hấp phụ dầu của VSR trước và sau khi bổ sung acid béo.

2.1.5 Nội dung 5. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ

 Hàm lượng dầu.

 Kích thước hạt.

 Thời gian hấp phụ.

 pH.

2.1.6 Nội dung 6. Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại

Tính toán xác định dung lượng hấp phụ cực đại của VSR và xây dựng các đường

hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich.

2.1.7 Nội dung 7. So sánh khả năng hấp phụ dầu của VSR với một số vật liệu

khác

So sánh tính tương đồng về khả năng hấp phụ dầu của VSR so với các vật liệu

hấp phụ dầu hữu cơ khác

2.2 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU

2.2.1 Nguyên liệu

Điều kiện của thí nghiệm là sử dụng phần xốp bên trong của VSR đã qua quá

trình xử lý để làm vật liệu hấp phụ dầu, nên đối với những loại quả sầu riêng có kích

thước lớn và phần xốp bên trong vỏ dày, độ xốp cao sẽ là ưu tiên hàng đầu của việc

lựa chọn loại VSR sử dụng trong thí nghiệm.

Đối với yêu cầu trên nên đề tài đã tiến hành sử dụng VSR của giống sầu riêng Ri

6 bởi một số nguyên nhân sau:

 Sầu riêng Ri 6 có trọng lượng quả khá lớn, trung bình mỗi trái nặng 3 – 5 kg.

 Vỏ của sầu riêng Ri 6 có phần xốp bên trong khá nhiều và độ xốp cao.

 Đây cũng là một trong những giống sầu riêng được trồng và ưa chuộng phổ

biến ở nước ta.

VSR được sử dụng ở các dạng sau:

 VSR tách bỏ gai đã sấy khô.

 VSR nghiền nhỏ đã sấy khô.

2.2.2 Hóa chất

 Dầu Diesel (Standard Mineral Oil – SMO), (khối lượng riêng: d = 840 kg/m3).

 Aicd Stearic (C17H35COOH) (NSX: Trung Quốc) .

 Dung môi n – hexan (NSX: Trung Quốc) .

 H2SO4 1:1.

 Nước cất, pH = 6,5.

2.2.3 Thiết bị, dụng cụ

Bảng 2.1: Danh sách các dụng cụ, thiết bị sử dụng cho thí nghiệm

Tên/Mã STT Hình ảnh Công dụng thiết bị

Máy Nghiền vật liệu vỏ sầu 1 nghiền riêng thành dạng bột

Phân cấp hạt vỏ sầu riêng ở Rây nhôm 2 các kích thước khác nhau

Tách vật liệu ra khỏi dung Lưới lọc 3 dịch sau hấp phụ

Dụng cụ phối trộn vỏ sầu Đĩa petri 4 riêng với acid béo

Gia nhiệt nóng chảy acid Bếp từ 5 béo

Cân phân Xác định khối lượng của 6 tích vật liệu

Micropipet

(100µl - Lấy thể tích dầu 7

1000µl)

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.3.1 Phương pháp luận

2.3.1.1 Cơ sở chọn VSR làm vật liệu hấp phụ dầu

Có rất nhiều nghiên cứu khác nhau về khả năng hấp phụ dầu của các loại vật liệu

hữu cơ có nguồn gốc từ tự nhiên như:

 Nghiên cứu và khảo sát khả năng xử lý dầu loang bằng rau Neptunia Oleracea

– Nguyễn Hữu Biên và Phạm Quang Thới.

 Nghiên cứu chế tạo vật liệu mới hấp phụ chọn lọc dầu trong hệ dầu – nước có

khả năng ứng dụng trong các quá trình tách chất và xử lý sự cố tràn dầu – Vũ Thị Thu Hà.

 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 Trymethyl Ammonium Bromide

(CTAB) – Lê Thị Kim Liên

 Nghiên cứu khả năng hấp phụ dầu trong nước thải bằng các vật liệu tự nhiên

như thân bèo, lõi ngô, rơm và xơ dừa – Phạm Thị Dương, Bùi Đình Hoàn và Nguyễn

Văn Tám

Đặc điểm chung của các nghiên cứu này chính là khả năng hấp phụ dầu tối đa

dao động trong khoảng từ 0,123 g/g (lõi ngô) đến 0,29 g/g (thân bèo) và thành phần

chủ yếu là Cellulose [7]. Các loại vật liệu hấp phụ dầu như thân bèo, lõi ngô đều có độ

xốp cao, giả thuyết đặt ra là những loại vật liệu có độ xốp cao sẽ có khả năng hấp phụ

dầu tốt. Nếu theo quy luật đấy thì VSR cũng không ngoại lệ, bởi VSR có cấu tạo gồm

những sợi cellulose đan xen vào nhau tạo nên các lỗ rỗng nên có đặc điểm xốp.

Để kiểm chứng những giả thuyết đặt ra chũng tôi tiến hành nghiên cứu khả năng

hấp phụ dầu của VSR. Các kết quả nghiên cứu được trình bày ở chương 3.

2.3.1.2 Cơ sở bổ sung acid béo vào VSR tăng khả năng hấp phụ dầu

VSR được bổ sung acid béo sẽ có khả năng hút dầu tốt hơn, bởi nhóm C – H

không phân cực của acid béo có khả năng liên kết tốt với các phân tử dầu.

Theo kết quả phân tích phổ hồng ngoại của Cenllulose vỏ sầu riêng (trang 24)

trong đề tài: “Nghiên cứu chuyển hóa cenllulose từ VSR riêng thành cacbon methyl

cenllulose” – Phạm Hương Uyên thì nhóm cenllulose trong vỏ quả sầu riêng là anpha

– cenllulose.

Các acid béo stearic được cấu tạo gồm 2 thành phần chính:

 Phần phân cực: [– CH2 – (CH2)7 – COOH ]

 Phần không phân cực: [CH3 – (CH2)7 – CH2 –], phần đuôi alkan kỵ nước

Khi cho tráng phủ acid béo lên trên bề mặt của VSR thì các phân tử acid béo sẽ

tiếp xúc với vỏ sầu riêng theo nguyên tắc sau đây:

 Thứ nhất các phân tử nhóm phân cực [– CH2 – (CH2)7 – COOH] sẽ hướng vào

vỏ sầu riêng nơi có nhóm anpha – cenllulose phân cực của vỏ sầu riêng.

 Thành phần không phân cực còn lại thuộc nhóm alkan [CH3–(CH2)7 – CH2–]

+ CH3 – (CH2)7 – CH2 – CH2 – (CH2)7 – COOH

OC – (CH2)7 – CH2 – CH2 – (CH2)7 – CH3

sẽ hướng về dung dịch tạo ra sự hấp phụ vật lý với các phân tử dầu không phân cực.

Đuôi alkan kỵ nước

Toàn bộ sơ đồ nghiên cứu được trình bày cụ thể trong hình 2.1

Phương pháp luận

Phương pháp cụ thể

Phương pháp kế thừa Phương pháp lấy mẫu, chế tạo VLHP

Phương pháp bố trí thí nghiệm

VSR được cắt bỏ phần gai, phần xốp được rửa sạch và cắt nhỏ, sấy, nghiền Tiến hành làm thí nghiệm trong phòng thí nghiệm

Các tài liệu, công trình nghiên cứu liên quan

VSR được bổ sung acid béo (1:1; 1:2; 1:3; 1:4; 1:5; 1:6) VSR không bổ sung acid béo

Giai đoạn (1) Xác định tỷ lệ phối trộn VSR và acid béo tối ưu Khảo sát bề mặt hình thái

Giai đoạn (2)

Hàm lượng dầu Khảo sát ảnh hưởng kích thước hạt Khảo sát ảnh hưởng thời gian hấp phụ Khảo sát ảnh hưởng của pH

Giai đoạn (3)

Xác định dung lượng hấp phụ cực đại

Xử lý số liệu Nhận xét Kết luận Hoàn thành báo cáo

Hình 2.1: Sơ đồ nghiên cứu

Giai đoạn (1):

Các vật liệu VSR trước và sau khi bổ sung acid béo ở các tỉ lệ khác nhau được

khảo sát bề mặt hình thái, màu sắc của vật liệu. Sau đó, xác định dung lượng hấp phụ,

riêng VSR bổ sung acid béo được xác định tỷ lệ phối trộn tối ưu cho dung lượng hấp

phụ dầu tốt nhất. Kết thúc của giai đoạn này là lựa chọn được vật liệu hấp phụ có dung

lượng hấp phụ cao nhất để tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp

phụ.

Giai đoạn (2):

Sau khi lựa chọn được vật liệu hấp phụ tốt nhất, tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh

hưởng đến quá trình hấp phụ của vật liệu bao gồm: hàm lượng dầu, kích thước hạt,

thời gian hấp phụ, pH từ đó xác định được các giá trị yếu tố ảnh hưởng tối ưu của quá

trình hấp phụ.

Giai đoạn (3):

Cuối cùng là xác định dung lượng hấp phụ cực đại của vật liệu hấp phụ thông

qua các kết quả khảo sát của hàm lượng dầu.

2.3.2 Phương pháp cụ thể (phương pháp thực tiễn)

2.3.2.1 Phương pháp kế thừa: Nghiên cứu này đã sử dụng một số dữ liệu trong

các nghiên cứu sau:

 “Nghiên cứu chuyển hóa cenllulose từ vỏ quả sầu riêng thành cacbon methyl

cenllulose”–Phạm Hương Uyên xác định nhóm cenllulose trong vỏ quả sầu riêng là

anpha–cenllulose.

 Phát hiện của TS. Kathiresan, giảng viên Khoa Công nghệ sinh học của Đại

học AIMST, Malaysia rằng bột vỏ sầu riêng, sau khi được bổ sung một số chất hóa

học, có thể được sử dụng để loại bỏ dầu trong nước [29].

2.3.2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm

Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm

Chú thích:

 Các giá trị của lượng dầu X bao gồm: 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,9 ml dầu.

 Các giá trị của kích thước hạt Y bao gồm: < 0,15; 0,15 – 0,3; 0,3 – 0,5; > 0,5 mm.

 Các giá trị của thời gian hấp phụ Z bao gồm: 10, 20, 30, 40, 50, 60 phút.

 Các giá trị của pH dung dịch dầu K bao gồm: 1,3; 3,8; 5,5; 6,5; 9,3; 10,7; 12.

2.3.2.3 Phương pháp chế tạo VLHP từ VSR

VSR

Tách vỏ

Phần gai bên ngoài

Toàn bộ sơ đồ chế tạo VLHP từ VSR được trình bày trong hình 2.3

Nước Rửa sạch Nước chứa cặn

Cắt nhỏ 2 cm

110oC in 24h Sấy

Nghiền

d <0,15; 0,15-0,3; 0,3-0,5; Rây >0,5 mm

Sấy

Bổ sung Acid Stearic (C17H35COOH)

Bảo quản (trong túi nilon/hũ nhựa) 1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6

Bảo quản (trong túi nilon/hũ nhựa) VLHP 1

(VSR-M) VLHP 2

(VSR-AS)

Hình 2.3: Sơ đồ chế tạo VLHP từ VSR

Nguồn nguyên liệu VSR được thu gom từ các điểm bán sầu riêng trên địa bàn

quận Bình Thạnh, hầu hết sầu riêng sau khi được bán ra thì VSR đều được bỏ đi,

không dùng vào mục đích thương mại hay phục vụ cho mục đích nào khác.

Hình 2.4: VSR được vứt bỏ sau khi sử dụng

Vì vậy, có thể nói vỏ sầu riêng là nguồn nguyên liệu rất rẻ tiền và dễ kiếm ở Việt

Nam, đặc biệt là vào mùa thu hoạch từ tháng 5 – 9 của loại cây ăn quả này.

Hình 2.5: VSR được thu gom từ chợ

Bước 1: VSR sau khi được thu gom từ chợ, sau đó được làm sạch, xử lý sơ bộ để

loại bỏ bụi bẩn:

 Cụ thể VSR được rửa sơ bộ để loại bỏ bụi, đất cát, sau đó tách bỏ phần gai bên

ngoài, phần xốp bên trong được cắt nhỏ với kích thước 2 cm, cuối cùng được rửa lại

nhiều lần bằng nước sạch và để ráo nước.

Hình 2.6: VSR được tách bỏ gai và cắt nhỏ

 Sau đó, VSR đã cắt nhỏ được đem đi sấy khô ở 110oC trong 24 giờ để loại bỏ

nước hoàn toàn, sau đó đem đi hút ẩm và được bảo quản trong hũ nhựa/túi nilon. Ghi

ký hiệu là (VSR–R).

Hình 2.7: VSR sau khi cắt nhỏ và sấy khô

Bước 2: Chế tạo vật liệu hấp phụ từ VSR

 Vật liệu 1: VSR–R được nghiền và cho qua các rây có kích thước khác nhau.

Mẫu sau đó được sấy khô ở 110oC lần 2 và được bảo quản trong hũ nhựa/túi nilon và

ký hiệu là VSR–M.

 Vật liệu 2: Vỏ sầu riêng đã được xử lý VSR – M được tráng phủ acid béo với

các tỷ lệ như sau: 1:1 1:2 1:3 1:4 1:5 1:6 theo khối lượng. Sau đó, vật liệu được bảo

quản trong hũ/túi nilon nhựa và ký hiệu VSR–AS.

Hình 2.8: VSR được tráng phủ acid béo

2.3.2.4 Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm

2.3.2.4.1 Phương pháp khảo sát hình thái bề mặt, màu sắc của vật liệu hấp

phụ

Các vật liệu hấp phụ chế tạo từ VSR bao gồm VSR thô và VSR bổ sung acid béo

sẽ được quan sát dưới kính hiển vi để xác định hình thái bề mặt và màu sắc của vật

liệu hấp phụ.

2.3.2.4.2 Phương pháp chuẩn bị dung dịch nước nhiễm dầu

Chuẩn bị dung dịch nước nhiễm dầu bằng cách cho dầu DO vào cốc thủy tinh

đựng nước cất (tổng thể tích 100ml), dầu sẽ hình thành váng nổi trên bề mặt nước.

Hình 2.9: Dầu tạo thành váng sau khi tiếp xúc với nước cất

Lợi dụng dự tạo váng của dầu trên mặt nước, để hạn chế tổn thất do quá trình vật

liệu không tiếp xúc được với dầu, thí nghiệm được tiến hành bằng cách cho trực tiếp

vật liệu hấp phụ VSR ngay vào tại vị trí nhiễm dầu.

2.3.2.4.3 Phương pháp xác định hàm lượng dầu trong nước [17]

 Hàm lượng dầu trong nước được xác định bằng phương pháp tách chiết với

dung môi n–hexan. Cụ thể, mẫu nước nhiễm dầu được acid hóa cho pH<2 bằng dung

dịch HCl 1:1 hoặc H2SO4, sau đó chiết với dung môi n–hexan trong phễu chiết, lắc

mạnh trong 2 phút và để tách lớp.

 Phần nhũ tương được loại nước hoàn toàn bằng cách cho qua muối Na2SO4

khan, cuối cùng hỗn hợp được đuổi n–hexan bằng cách nung ở 85oC trong tủ sấy.

Lượng dầu còn lại được xác định bằng phương pháp cân.

2.3.2.5 Phương pháp khảo sát khả năng hấp phụ dầu của vật liệu hấp phụ

Thông thường phương pháp tách cặn trong nước nhiễm dầu là ly tâm nhưng do

đặc tính của vật liệu VSR bổ sung acid béo không thể lắng bằng phương pháp ly tâm.

Do những hạn chế về kinh nghiệm cũng như kiến thức đề tài đã tiến hành xác

định khả năng hấp phụ dầu của vật liệu VSR–AS bằng phương pháp lọc nhanh.

2.3.2.5.1 Khảo sát khả năng hấp phụ dầu của VSR–M

VSR có cấu tạo gồm rất nhiều sợi cellulose đan xem vào nhau vì thế sẽ tạo ra các

lỗ trống trên bề mặt cấu trúc của vật liệu, đây là một trong những yếu tố tiền đề làm cơ

sở để sử dụng VSR làm vật liệu hấp phụ dầu.

Để kiểm tra vật liệu VSR có khả năng hấp phụ dầu hay không? Thí nghiệm tiến

hành cho 1g VSR–M vào cốc thủy tinh 100ml chứa nước 99,5ml cất và 0,5 ml dầu,

tiếp xúc trong thời gian 30 phút. Sau đó, tách vật liệu hấp phụ ra khỏi dung dịch bằng

phương pháp lọc nhanh và xác định lượng dầu còn lại trong nước sau hấp phụ.

Các thông số thí nghiệm:

 Thí nghiệm sử dụng 1g VSR–M từ VLHP 1.

 Lượng dầu thí nghiệm: 0,5 ml dầu DO trong 99,5ml nước cất.

 Kích thước hạt: 0,3–0,5 mm.

 Thời gian hấp phụ 30 phút.

 pH=6,5

2.3.2.5.2 Khảo sát khả năng hấp phụ dầu của VSR – AS

a. Xác định tỉ lệ phối trộn giữa VSR và acid béo

Nhận định:

 Theo kết quả phân tích phổ hồng ngoại của cenllulose vỏ sầu riêng (trang 24)

trong đề tài: “Nghiên cứu chuyển hóa cenllulose từ vỏ quả sầu riêng thành cacbon

methyl cenllulose” – Phạm Hương Uyên thì nhóm cenllulose trong vỏ quả sầu riêng là

alpha – cenllulose.

 Bề mặt cấu trúc vật liệu hấp phụ từ VSR có chứa rất nhiều nhóm hydroxyl (–

OH) phân cực nên khả năng hấp phụ nước rất cao. Để hạn chế khả năng hấp phụ nước,

đồng thời tăng khả năng hấp phụ dầu, VSR được bổ sung thêm acid béo nhằm khắc

phục nhược điểm trên. Tuy nhiên, do 1 phân tử cellulose chứa 3 nhóm hydroxyl (–

OH), vì vậy để phản ứng gắn các phân tử acid béo lên phân tử cellulose đạt hiệu suất

100%, thì một phân tử Cellulose ít nhất cần tới 3 phân tử acid béo gắn lên 3 nhóm

hydroxyl (–OH) gắn lên trên bề mặt của vật liệu.

Thí nghiệm:

Cho 1g VSR–AS vào cốc thủy tinh chứa 99,5ml nước cất và 0,5 ml dầu DO, hấp

phụ trong thời gian 30 phút. Sau đó, tách vật liệu hấp phụ ra khỏi dung dịch bằng

phương pháp lọc nhanh và xác định lượng dầu còn lại trong nước sau hấp phụ.

Tính toán xác định tỉ lệ phối trộn VSR và acid béo cho khả năng hấp phụ dầu cao nhất.

Các thông số thí nghiệm:

 Thí nghiệm sử dụng 1g VSR–AS từ VLHP 2.

 Lượng dầu thí nghiệm: 0,5 ml dầu DO trong 99,5ml nước cất.

 Kích thước hạt: 0,3–0,5 mm.

 Thời gian hấp phụ 30 phút.

 pH=6,5

b. Khảo sát tính kỵ nước – ưa dầu của VSR–AS

Một trong những yêu cầu thiết yếu của vật liệu hấp phụ dầu trong môi trường

nước là tính kỵ nước–ưa dầu. Bởi đặc tính này sẽ giúp cho vật liệu hấp phụ dầu có tính

chọn lọc cao, có khả năng hấp phụ được dầu tốt hơn trong môi trường nước.

Thí nghiệm:

Cho cùng một lượng vật liệu vào trong môi trường nước và nước nhiễm dầu

trong 30 phút, quan sát đặc tính của vật liệu VSR–AS trong hai môi trường khác nhau.

c. Khảo sát khả năng nổi của vật liệu VSR–AS trong nước

Để trở thành vật liệu hấp phụ đặc biệt đối với chất bị hấp phụ là dầu thì yêu cầu

thiết yếu đối với vật liệu hấp phụ này là phải nổi được trên bề mặt của nước, bởi vì dầu

là chất có tỷ trọng nhỏ hơn nước nên thường nổi trên bề mặt nước, nếu muốn khả năng

hấp phụ dầu tốt trong môi trường nước thì yêu cầu vật liệu hấp phụ phải nổi được trên

bề mặt của nước.

Ngoài ra, nếu vật liệu hấp phụ có thể nổi được trong nước thì công tác thu gom

vật liệu sau khi đã xử lý dầu cũng rất thuận tiện, ít tốn công cũng như chi giảm phí

khắc phục sau xử lý.

Thí nghiệm:

Cho 1g VSR–AS được phối trộn ở tỉ lệ 1:1 vào cốc thủy tinh 100ml chứa dung

dịch nước nhiễm dầu bao gồm 99,5ml nước cất và 0,5ml dầu DO, hấp phụ trong thời

gian 30 phút. Sau đó lọc và cân xác định phần vật liệu chìm trong nước.

Lặp lại thí nghiệm thêm 2 lần đối với từng tỉ lệ và tiến hành thí nghiệm như trên

đối với các tỉ lệ 1:2; 1:3; 1:4; 1:5; 1:6. Xác định tỉ lệ phối trộn vật liệu giữa VSR và

acid béo có khả năng nổi được trong nước tốt nhất.

2.3.2.6 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ

2.3.2.6.1 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng dầu đến quá trình hấp phụ

Lượng dầu cũng ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của VSR, nếu hàm lượng dầu

trong môi trường nước càng cao thì khả năng vật liệu tiếp xúc với dầu càng lớn dẫn

đến khả năng hấp phụ cũng tăng, bên cạnh đó thời hấp phụ đạt trạng thái bão hòa cũng

được rút ngắn. Trong phần này cần xác định lượng dầu tối ưu.

Thí nghiệm:

Cho 1g VSR–AS vào cốc thủy tinh 100ml chứa dung dịch nước nhiễm dầu bao

gồm nước cất và 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,9ml dầu DO (tổng thể tích 100ml), hấp phụ

trong thời gian 30 phút.

Sau đó, tách vật liệu hấp phụ ra khỏi dung dịch bằng phương pháp lọc nhanh và

xác định lượng dầu còn lại trong nước sau hấp phụ. Tính toán và nhận xét ảnh hưởng

của lượng dầu tới quá trình hấp phụ. Trong thí nghiệm này cần xác định lượng dầu tối ưu.

Các thông số thí nghiệm:

 1 g VSR–AS đã xác định tỉ lệ phối trộn với acid béo.

 Nước nhiễm dầu bao gồm: 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,9ml dầu và nước cất (tổng

thể tích dầu và nước cất là 100ml).

 Kích thước hạt 0,3-0,5mm.

 Thời gian hấp phụ 30 phút.

 pH=6,5.

2.3.2.6.2 Khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt đến quá trình hấp phụ

Kích thước của chất hấp phụ cũng ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của vật liệu.

Nếu kích thước vật liệu hấp phụ càng nhỏ thì khả năng tiếp xúc được với dầu càng

cao, kèm theo đó là diện tích bề mặt tiếp xúc của vật liệu với dầu cũng lớn dẫn đến

làm tăng khả năng hấp phụ dầu của vật liệu.

Ngược lại, kích thước vật liệu hấp phụ càng lớn thì diện tích bề mặt tiếp xúc với

dầu càng nhỏ, làm cho khả năng hấp phụ của vật liệu bị giảm. Bên cạnh đó, đối với

cùng một loại vật liệu thì những vật liệu có kích thước nhỏ hơn sẽ có thể dễ nổi được

trên bề mặt của nước hơn là những vật liệu có kích thước lớn. Trong phần này cần xác

định kích thước hạt tối ưu.

Thí nghiệm:

Cho 1g VSR – AS ở các dạng kích thước hạt khác nhau: <0,15; 0,15 – 0,3; 0,3 –

0,5; > 0,5 mm vào cốc thủy tinh 100ml chứa dung dịch nước nhiễm dầu (lượng dầu tối

ưu), hấp phụ trong thời gian 30 phút.

Sau đó, tách vật liệu hấp phụ ra khỏi dung dịch bằng phương pháp lọc nhanh và

xác định lượng dầu còn lại trong nước sau hấp phụ. Tính toán xác định kích thước hạt

cho khả năng hấp phụ dầu tốt nhất.

Các thông số thí nghiệm:

 1 g VSR – AS đã xác định tỉ lệ phối trộn với acid béo.

 Lượng dầu tối ưu.

 Kích thước hạt: <0,15; 0,15 – 0,3; 0,3 – 0,5; > 0,5mm.

 Thời gian hấp phụ: 30 phút.

 pH=6,5.

2.3.2.6.3 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến quá trình hấp phụ

Thời gian tiếp xúc giữa vật liệu hấp phụ và chất hấp phụ càng lâu thì khả năng

hấp phụ của vật liệu càng lớn.

Tuy nhiên, thời gian tiếp xúc càng lâu thì vật liệu càng chuyển dần về trạng thái

bão hòa, nếu thời gian tiếp xúc quá lâu thì vật liệu sẽ có thể chuyển sang trạng thái nhả

hấp phụ, tức là lượng chất bị hấp phụ sẽ dịch chuyển lại ra môi trường nước. Bên cạnh

đó, thời gian hấp phụ kéo dài sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả và chi phí cho quá trình xử

lý. Trong phần này, cần phải xác định được thời gian tiếp xúc tối ưu.

Thí nghiệm:

Cho 1g VSR – AS vào cốc thủy tinh chứa dung dịch nước nhiễm dầu bao gồm

100ml nước cất và 0,5ml dầu DO, để hấp phụ trong thời gian 10; 20; 30; 40; 50; 60

phút. Sau đó, tách vật liệu hấp phụ ra khỏi dung dịch bằng phương pháp lọc nhanh và

xác định lượng dầu còn lại trong nước sau hấp phụ. Tính toán xác định thời gian hấp

phụ đạt trạng thái bão hòa. Trong phần này cần xác định thời gian hấp phụ tối ưu.

Các thông số thí nghiệm:

 1g VSR – AS đã xác định tỉ lệ phối trộn với acid béo.

 Lượng dầu tối ưu.

 Kích thước hạt tối ưu.

 Thời gian hấp phụ: 10, 20, 30, 40, 50, 60 phút.

 pH=6,5.

2.3.2.6.4 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ

Sự thay đổi pH đồng nghĩa với số lượng H+ thay đổi dẫn đến sự cạnh tranh giữa

các phân tử dầu và H+ gắn lên bề mặt vật liệu sẽ thay đổi, dẫn đến khả năng hấp phụ

dầu có thể bị ảnh hưởng.

Thí nghiệm:

Sử dụng dung dịch HCl và NaOH để tạo pH cho dung dịch nước nhiễm dầu. Tiến

hành cho 1 g VSR – AS đã xác định tỉ lệ phối trộn với acid béo vào các cốc thủy tinh

100ml chứa nước nhiễm dầu ở các pH khác nhau, hấp phụ trong thời gian tối ưu.

Sau đó, tách vật liệu hấp phụ ra khỏi dung dịch bằng phương pháp lọc nhanh và

xác định lượng dầu còn lại trong nước sau hấp phụ. Trong phần này cần xác định

khoảng pH tối ưu.

Các thông số thí nghiệm:

 1 g VSR – AS đã xác định tỉ lệ phối trộn với acid béo.

 Lượng dầu tối ưu

 Kích thước hạt tối ưu.

 Thời gian hấp phụ tối ưu.

 pH: 1,3; 3,8; 5,5; 6,5; 9,3; 10,7; 12.

2.3.2.7 Khảo sát dung lượng hấp phụ tối đa và xây dựng phương trình đường

đẳng nhiệt hấp phụ

Mục tiêu của nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ là xác định dung lượng hấp phụ cực

đại và giải thích cơ chế của sự kết hợp ion dầu vào chất hấp phụ, ái lực tương đối của

các ion dầu đối với chất hấp phụ. Hai mô hình đẳng nhiệt hấp phụ phổ biến nhất để mô

tả trạng thái cân bằng hấp phụ là phương trình Langmuir và phương trình Freundlich.

Mô hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir dựa trên giả thuyết sự hấp phụ là đơn lớp

nghĩa là các chất bị hấp phụ thành một lớp đơn phân tử và tất cả các tâm hấp phụ trên

bề mặt chất hấp phụ là đồng nhất, nghĩa là chúng có ái lực như nhau đối với chất bị

hấp phụ.

Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir:

𝐴 = 𝐴𝑚𝑎𝑥 × 𝐾𝐿 × 𝐶 1 + 𝐾𝐿 × 𝐶

Hoặc có dạng tuyến tính như sau:

= + 𝐶 𝐴 𝐶 𝐴𝑚𝑎𝑥 1 𝐾𝐿 × 𝐴𝑚𝑎𝑥

Trong đó Amax là dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g), A là dung lượng hấp phụ

tại thời điểm cân bằng (mg/g), C là nồng độ chất bị hấp phụ tại thời điểm cân bằng

(mg/l), KL là hằng số hấp phụ Langmuir đặc trưng cho ái lực của tâm hấp phụ.

Mô hình đẳng nhiệt Frendlich dựa trên giả thuyết cho rằng bề mặt chất hấp phụ là

không đồng nhất với các tâm hấp phụ khác nhau về số lượng và năng lượng hấp phụ.

Quan hệ giữa dung lượng hấp phụ cân bằng và nồng độ cân bằng của chất bị hấp phụ

được biễu diễn bằng phương trình:

𝐴 = 𝐾𝐹 × 𝐶1/𝑛

Phương trình trên biến đổi thành dạng như sau:

𝑙𝑛𝐶 𝑙𝑛𝐴 = 𝑙𝑛𝐾𝐹 + 1 𝑛

Trong đó A là dung lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/g), C là nồng độ

hấp phụ cân bằng (mg/l), KF và 1/n là các hằng số Frendlich. KF và 1/n có thể được

tính toán lần lượt từ độ dốc và giao điểm với trục tung của đồ thị biểu diễn quan hệ

lnA theo lnC.

2.3.2.8 So sánh khả năng hấp phụ dầu của VSR với các vật liệu hấp phụ dầu

khác

Tiến hành so sánh kết quả hấp phụ dầu của VSR đã được bổ sung acid béo với

các vật liệu hấp phụ có cùng nguồn gốc là vật liệu hấp phụ hữu cơ để đánh giá khả

năng xử lý dầu so với các vật liệu có gì tốt hơn và hạn chế hơn. Từ đó, đánh giá vai trò

của vật liệu VSR trong việc ứng dụng xử lý các sự cố tràn dầu.

2.3.2.9 Phương pháp xử lý số liệu thống kê bằng phần mềm Statgraphics

Sử dụng phần mềm Statgraphics Centurion XV để tiến hành xử lý số liệu thống

kê và quá trình xử lý đươc thực hiện theo trình tự sau:

 Xử lý số liệu kết quả nghiên cứu.

 Đánh giá tập hợp số liệu kết quả nghiên cứu: bao gồm loại trừ các kết quả gây

sai số và tính toán các đặc trưng của tập hợp số liệu kết quả (giá trị trung bình, độ lệch

chuẩn,…).

 Phép phân tích ANOVA và giá trị giới hạn sai số nhỏ nhất LSD với độ tin cậy

95%.

Biểu diễn đồ thị bằng phần mềm Microsoft Excel 2010.

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ VSR

3.1.1 Vật liệu 1 (VSR–M)

VSR thô được xử lý sơ bộ, nghiền và rây qua các kích thước khác nhau và được

bảo quản trong các hủ nhựa/túi nhựa.

Hình 3.1: VSR được bảo quả trong hủ nhựa. Hình 3.2: VSR được bảo quả trong túi nhựa.

3.1.2 Vật liệu 2 (VSR–AS)

Mẫu VSR – M sau khi được phối trộn với acid béo thành VSR – AS có màu sắc

thay đổi theo tỷ lệ phối trộn, cụ thể màu của VSR ban đầu có màu nâu nhưng sẽ nhạt

dần khi hàm lượng acid béo trong hỗn hợp phối trộn tăng lên.

Ngoài ra, do đặc điểm của acid stearic ở điều kiện bình thường là dạng rắn nên

khi trộn với VSR ở điều kiện bình thường sẽ tạo thành những hạt không đồng đều

nhau nên VSR – AS phải được xử lý những hạt có kích thước to về đồng dạng với mẫu

ban đầu.

Hình 3.3: Mẫu VSR–AS tạo thành những hạt không đồng đều khi phối trộn

1:1 1:3 1:2

1:4 1:5 1:6

Hình 3.4: VSR thô được bổ sung acid béo ở các tỷ lệ khác nhau

Cũng như các vật liệu hấp phụ dầu hữu cơ khác, vật liệu hấp phụ từ VSR cũng

tương đối dễ chế tạo, đều được xử lý qua các bước sơ bộ để loại bỏ tạp chất.

Tuy nhiên, đối với VSR thì công đoạn tách vỏ mất rất nhiều thời gian, vì vậy để

sản xuất với số lượng lớn thì cần có các thiết bị chuyên dụng trong các bước sơ chế,

cũng như xử lý sơ bộ của loại vật liệu này.

3.2 HÌNH THÁI BỀ MẶT, MÀU SẮC CỦA VẬT LIỆU

3.2.1 Cấu tạo

VSR được cấu tạo chủ yếu từ các sợi cellulose

Hình 3.5: Cấu trúc sợi celluose của VSR.

3.2.2 Kết quả chụp dưới kính hiển vi

Kết quả chụp các mẫu vật liệu dưới kính hiển vi với độ phóng đại 1,3×10 lần.

VSR sau khi được bổ sung acid béo bề mặt vật liệu đã có sự thay đổi, cụ thể các acid

béo đã bám lên bề mặt của VSR tạo thành các tua giúp gia tăng khả năng bắt dầu của

vật liệu.

VSR–AS VSR–M

Hình 3.6: Bề mặt VSR–M và VSR–AS dưới kính hiển vi

Đối với mẫu VSR phối trộn với acid béo, bề mặt của vật liệu được che phủ kín

dần bởi acid béo khi tỉ lệ phối trộn tăng dần, điều này đồng nghĩa với các tua acid béo

bắt dầu tăng.

1:1 1:3 1:2

1:5 1:6 1:4

Hình 3.7: Bề mặt VSR–AS ở các tỉ lệ khác nhau dưới kính hiển vi

Tuy nhiên, nếu bổ sung lượng acid béo quá nhiều có thể dẫn đến làm đóng băng

bề mặt của vật liệu VSR dẫn đến giảm khả năng hấp phụ dầu của vật liệu do dầu

không thể hấp phụ vào bên trong.

Ngoài ra, lượng tỉ lệ phối trộn acid béo với VSR càng tăng làm cho màu sắc của

vật liệu nhạt dần, chuyển từ màu nâu sang màu trắng.

3.2.3 Độ ẩm của vật liệu

VSR sau khi được xử lý sơ bộ, sấy khô và được bảo quản ở điều kiện phòng thí

nghiệm, với độ ẩm được xác định là 5% và được trình bày cụ thể ở phụ lục.

3.3 KẾT QUẢ HẤP PHỤ DẦU CỦA VSR–M

Mục đích thí nghiệm:

Xác định khả năng hấp phụ dầu của VSR không qua quá trình bổ sung acid béo,

so sánh khả năng hấp phụ dầu với VSR được bổ sung acid béo, từ đó đánh giá hiệu

quả của việc bổ sung acid béo có làm tăng khả năng hấp phụ dầu của VSR hay không.

Bảng 3.1: Các thông số thử nghiệm khảo sát khả năng hấp phụ dầu của VSR–M

Thông số cố định Thông số khảo sát

STT Thông số Số lượng

VSR–M 1g 1

Dung lượng hấp phụ dầu 0,5 ml + 99,5 ml Nước nhiễm dầu 2 của VSR–M. nước cất Lượng VSR–M chìm

Thời gian hấp phụ 30 phút 3 trong nước.

Kích thước hạt 0,3–0,5mm 4

pH 6,5 5

Kết quả hấp phụ dầu của VSR–M là: 0,2340 ± 0,0152g/g và lượng VSR–M chìm

trong nước là 0,6068 ± 0,0148g và được trình bày cụ thể ở phụ lục 1.

Qua kết quả hấp phụ dầu ta thấy vật liệu VSR–M có khả năng hấp phụ dầu tương

đối tốt, so với vật liệu hấp phụ dầu khác có nguồn gốc từ tự nhiên, thành phần chủ yếu

là cellulose, không qua các quá trình biến tính như thân bèo (dung lượng hấp phụ

0,290g/g), thì khả năng hấp phụ dầu của VSR có tính tương đồng cao.

Nhưng do đặc tính là vật liệu hữu cơ, khối lượng riêng lớn nên VSR–M nổi được

trên mặt nước kém làm cho khả năng tiếp xúc với dầu phía trên bề mặt nước rất khó

khăn, làm giảm khả năng hấp phụ dầu của vật liệu.

VSR–M khi tiếp xúc với dầu sẽ chia thành 2 phần: bên trên (tiếp xúc với dầu) và

bên dưới (không tiếp xúc với dầu hoặc chưa kịp hấp phụ dầu), điều này có thể giải

thích do phần phía trên VSR–M tiếp xúc với dầu đủ lâu và đã hấp phụ được dầu nên

nổi lên phía trên, còn phần phía dưới do khối lượng riêng của vật liệu lớn và không

tiếp xúc hoặc tiếp xúc chưa đủ lâu với dầu nên vật liệu bị lắng nhanh xuống phía dưới

đáy.

Hình 3.8: VSR–M hấp phụ dầu sau 30 phút

Ngoài ra, VSR–M khi hấp phụ dầu sẽ tạo thành những bông cặn liên kết vào

nhau, nguyên nhân do vật liệu đã hấp phụ dầu, tức là dầu đã di chuyển vào các mao

quản hay lỗ rỗng bên trong vật liệu làm cho vật liệu giãn nở ra tạo thành những bông

cặn. Các bông cặn này liên kết được với nhau có thể do bản chất của VSR được cấu

tạo từ các sợi cellulose, khi xảy ra quá trình hấp phụ thì các sợi cellulose này sẽ bắt lấy

các phân tử dầu trong nước, trong quá trình liên kết với các phân tử dầu như thế sẽ tạo

nên sự chồng chéo, xen kẽ lẫn nhau giữa các sợi cellulose làm cho các liên kết tạo

thành các khối cặn lớn.

Kết luận: Kết quả hấp phụ dầu trung bình của VSR–M là: 0,2340 ± 0,0152g/g.

3.4 KẾT QUẢ HẤP PHỤ DẦU CỦA VSR–AS

3.4.1 Dung lượng hấp phụ dầu của VSR–AS

Mục đích của thí nghiệm:

Để cải thiện khả năng hấp phụ dầu của vật liệu VSR–M, cũng như khả năng nổi

của vật liệu trong môi trường nước, đề tài đã tiến hành nghiên cứu bổ sung acid vào

VSR nhằm cải thiện những nhược điểm trên.

VSR–AS là sản phẩm của VSR–M phối trộn với acid béo ở các tỉ lệ khác nhau và

được đem đi khảo sát khả năng hấp phụ dầu trong nước. Sau đó so sánh khả năng hấp

phụ của vật liệu VSR trước và sau khi được bổ sung acid béo có được cải thiện hay

không?

Bảng 3.2: Các thông số thử nghiệm khảo sát khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS

Thông số cố định Thông số khảo sát

STT Thông số Số lượng

VSR–AS ở các tỉ

Xác định tỉ lệ phối 1 lệ (1:1; 1:2; 1:3; 1g

trộn VSR với acid 1:4; 1:5; 1:6)

béo tối ưu 0,5ml + 99,5 ml Nước nhiễm dầu 2 Dung lượng hấp phụ nước cất

dầu của VSR–AS Kích thước hạt 0,3-0,5mm 3

Thời gian hấp phụ 30 phút 4

pH 6,5 5

Bảng 3.3: Kết quả xử lý khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS ở các tỉ lệ phối trộn khác

nhau

Tỉ lệ X (g) Y̅± SD (g) H̅(g)

0,2708 ± 0,0034e 0,42 64,48 1:1

0,3300 ± 0,0056c 0,42 78,57 1:2

0,3394 ± 0,006b 0,42 80,81 1:3

0,3540 ± 0,0017a 0,42 84,29 1:4

0,2995 ± 0,0045d 0,42 71,31 1:5

0,2094 ± 0,0030f 0,42 49,86 1:6

Chú thích: Các chữ cái khác trên cùng một cột thì có sự khác biệt có ý nghĩa

Trong đó:

: Lượng dầu ban đầu4, (g)  X

: Lượng dầu bị hấp phụ trung bình, (g)  Y̅

 SD : Độ lệch chuẩn

: Hiệu suất hấp phụ trung bình, (%)  H̅

4 Lượng dầu ban đầu là 0,5ml tương đương 0,42g

Khả năng hấp phụ dầu của VSR được phối trộn với acid béo ở các tỉ lệ từ 1:1 đến

100

0,40

0,3540

0,3394

0,35

0,3300

1:6 có sự khác biệt có ý nghĩa ở xác suất 95% giữa các tỉ lệ với nhau.

)

%

0,2995

0,30

0,2708

0,25

0,2094

0,20

( ụ h p p ấ h t ấ u s u ệ i H

) g ( ụ h p p ấ h u ầ d g n ợ ư L

0,15

0,10

1:1

1:2

1:3

1:4

1:5

1:6

Tỉ lệ

Lượng dầu hấp phụ (g)

Hiệu suất hấp phụ (%)

Biểu đồ 3.1: Kết quả ghi nhận khả năng hấp phụ dầu của VSR – AS ở các tỉ lệ phối trộn

khác nhau

Khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS được phối trộn với acid béo ở tỉ lệ 1:4 là cao

nhất và có sự khác biệt ý nghĩa với các tỉ lệ còn lại với dung lượng hấp phụ trung bình

ở môi trường có lượng dầu 0,5ml (0,420g) là 0,3540g/g.

Khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS tăng khi hàm lượng acid béo trong hỗn hợp

tăng dần theo tỉ lệ phối trộn từ 1:1 đến 1:4 nhưng sau đó khả năng hấp phụ dầu lại

giảm dần ở các tỉ lệ phối trộn sau đó từ 1:5 đến 1:6. Cụ thể ở môi trường chứa 0,5ml

(0,42g) dầu, khả năng hấp phụ tăng dần từ tỉ lệ 1:1 (dung lượng hấp phụ trung bình là

0,2708g/g) đến tỉ lệ 1:4 (dung lượng hấp phụ trung bình là 0,3540g/g) và có xu hướng

giảm dần ở các tỉ lệ phối trộn 1:5 (dung lượng hấp phụ trung bình là 0,2995) và tỉ lệ

1:6 (dung lượng hấp phụ trung bình là 0,2094).

Nguyên nhân khi hàm lượng acid béo trong hỗn hợp VSR–AS tăng tức là số

mạch ankan trong hỗn hợp cũng tăng dần. Các ankan này đóng vai trò như các “xúc

tua” bắt dầu rất tốt bởi tính ưa dầu và kỵ nước. Bên cạnh đó, khi hàm lượng acid béo

trong hỗn hợp tăng lên thì khả năng nổi của vật liệu cũng được cải thiện, giúp cho vật

liệu nổi được mặt nước, tăng khả năng tiếp xúc với dầu từ đó tăng khả năng hấp phụ

dầu của vật liệu.

Tuy nhiên, khi lượng acid béo bổ sung vào VSR quá nhiều dẫn đến các đuôi

ankan gắn không đúng vị trí, che mất toàn bộ bề mặt của vật liệu làm cho vật liệu mất

dần khả năng ưa dầu từ đó tăng tính ưa nước. Ngoài ra, các dây ankan sẽ hạn chế lẫn

nhau do có thể tạo thành các “cuộn” thay vì tạo thành các xúc tua trong môi trường

nước, từ đó làm giảm khả năng lôi kéo và hấp phụ dầu.

Bên cạnh đó, trong phân tử Cellulose của VSR có 3 nhóm hydroxyl (–OH) nên

khi bổ sung acid béo vào sẽ tạo ra liên kết hóa giữa nhóm hydroxyl (–OH) và nhóm

cacboxyl (–COOH) của acid béo. Tức là 1 nhóm hydroxyl (–OH) của VSR sẽ liên kết

với 1 nhóm cacboxyl (–COOH) của acid béo, mà trong 1 phân tử acid béo chỉ chứa 1

nhóm cacboxyl (–COOH) nên để phản ứng phải ra hoàn toàn thì 1 phân tử cellulose

của VSR sẽ cần 3 phân tử acid béo. Nhưng trong thực tế hiệu suất phản ứng giữa

Cullulose và acid béo chỉ đạt khoảng 68%, nên số phân tử acid béo sử dụng ở thực tế

là 4 hay tỉ lệ VSR/acid béo = 1:4 là hợp lý.

Kết luận: Kết quả hấp phụ dầu của VSR–AS được thử nghiệm với lượng dầu

0,5ml (0,42g) cho kết quả dung lượng hấp phụ cao nhất ở tỷ lệ phối trộn 1:4 và có sự

khác biệt ý nghĩa với các tỷ lệ còn lại, với dung lượng hấp phụ trung bình đạt

0,354g/g.

3.4.2 Đặc tính kỵ nước – ưa dầu của vật liệu VSR–AS

Mục đích của thí nghiệm:

So sánh đặc tính của vật liệu trong môi trường nước và hệ dầu – nước như thế

nào? Từ đó nhận xét về khả năng thích nghi của vật liệu trong môi trường nước nhiễm

dầu.

Kết quả thí nghiệm:

Trong môi trường nước, vật liệu VSR–AS phân tán đều bề mặt tiếp xúc với nước

ngay sau khi tiếp xúc với nước, và hầu như giữ nguyên trạng thái trong khoảng 30

phút.

Hình 3.9: VSR–AS trong môi trường nước và nước nhiễm dầu

Ngược lại trong môi trường nước nhiễm dầu, vật liệu VSR–AS cũng phân tán

nhanh trên bề mặt nước, nhưng khi gặp các phân tử dầu thì VSR–AS bị gom lại vị trí

nhiễm dầu, hấp phụ dầu và bị chìm xuống dưới mặt phân cách giữa nước và dầu.

Hình 3.10: VSR–AS chìm xuống dưới bề mặt phân cách “dầu – nước”

VSR–AS có đặc tính như trên có thể giải thích như sau: do khi VSR được bổ

sung acid béo, phần phân cực là nhóm cacboxyl (–COOH) sẽ gắn vào VSR, phần

không phân cực là ankan (kỵ nước và ưa dầu) sẽ đóng vai trò là sợi dây liên kết các

phân tử VSR với các phân tử dầu trong môi trường nước làm cho vật liệu VSR–AS trở

nên ưa dầu và có tính kỵ nước.

1:2 1:3 1:1

1:5 1:6 1:4

Hình 3.11: VSR bổ sung acid béo theo tỷ lệ khác nhau hấp phụ dầu

Ngoài ra, VSR–AS sau khi tiếp xúc với dầu sẽ tạo thành những khối cặn lớn,

bám sát dưới bề mặt phân cách giữa dầu và nước. Nguyên nhân do quá trình phối trộn

sẽ tạo ra một số mạch ankan dài, vì vậy trong quá trình hấp phụ sẽ có sự chồng chéo

lên nhau giữa các mạch ankan tạo nên một khối liên kết lớn mà chúng ta có thể nhìn

thấy là những khối cặn.

3.4.3 Khả năng nổi của vật liệu trong nước

Mục đích của thí nghiệm:

Đánh giá khả năng nổi và thích ứng của vật liệu VSR–AS trong môi trường nước

nhiễm dầu. Các thông số thử nghiệm ban đầu được cố định như bảng 3.3. VSR–AS khi

hấp phụ dầu sẽ phân thành hai lớp riêng biệt, vì vậy khả năng nổi của vật liệu VS–AS

trong nước tốt nhất sẽ được đánh giá thông qua lượng VSR–AS bị chìm ít nhất trong

nước nhiễm dầu.

Bảng 3.4: Kết quả xử lý lượng VSR–AS chìm trong môi trường nước nhiễm dầu ở các

tỉ lệ phối trộn với nhau so sánh với lượng dầu hấp phụ

Tỉ lệ X1 (g) X̅ ± SD (g) Y̅ (g)

1:1 1,0 0,5802 ± 0,0420cd 0,2708

1:2 1,0 0,1015 ± 0,0394abc 0,3300

1:3 1,0 0,0253 ± 0,0045b 0,3394

1:4 1,0 0,0227 ± 0,0049a 0,3540

1:5 1,0 0,3385 ± 0,0642c 0,2995

1:6 1,0 0,2704 ± 0,0405d 0,2094

Chú thích: Các chữ cái khác trên cùng một cột thì có sự khác biệt có ý nghĩa

Trong đó:

: Lượng VSR ban đầu, (g)  X1

: Lượng VSR – AS trung bình chìm trong nước (g)  X̅

 SD : Độ lệch chuẩn

: Lượng dầu hấp phụ trung bình (g)  Y̅

Lượng VSR–AS chìm so sánh với lượng dầu hấp phụ của tỷ lệ phối trộn 1:4 có

sự khác biệt có ý nghĩa ở xác suất 95% với các tỷ lệ còn lại.

0,7

0,4

0,35

0,5802

0,6

0,3

0,5

) g (

0,25

ì

0,3718

0,4

0,2

0,2704

0,3

0,15

m h c R S V g n ợ ư L

) g ( ụ h p p ấ h u ầ d g n ợ ư L

0,2

0,1

0,1015

0,1

0,05

0,0253

0,0227

1:1

1:2

1:3

1:4

1:5

1:6

Tỉ lệ

Lượng VSR chìm

Lượng dầu hấp phụ

Biểu đồ 3.2: Lượng VSR–AS chìm trong môi trường nước nhiễm dầu so sánh với lượng

dầu hấp phụ

Dựa vào đồ thị ta thấy lượng VSR–AS chìm trong môi trường nước nhiễm dầu

sau khi hấp phụ dầu giảm dần từ mẫu có tỉ lệ phối trộn 1:1 đến 1:3 và hầu như không

thay đổi ở tỷ lệ phối trộn 1:4, nhưng sau đó lượng VSR–AS chìm trong nước lại có xu

hướng tăng ở các tỷ lệ phối trộn 1:5 và 1:6.

Ở các tỷ lệ phối trộn VSR–AS từ 1:1 đến 1:4 lượng VSR–AS chìm trong nước

giảm dần, nguyên nhân do khi bổ sung acid béo sẽ tạo ra các nhóm ankan kỵ nước,

ngoài ra bản chất của acid stearic có khối lượng riêng (d = 0,9408 kg/m3) nhỏ hơn

nước và không tan trong nước nên khi bổ sung acid béo vào VSR sẽ cải thiện đặc tính

không nổi của VSR thô trong môi trường nước.

Trong trường hợp tỷ lệ phối trộn VSR/acid béo 1:5 và 1:6 thì lượng VSR – AS

chìm trong nước tăng, nguyên nhân do acid béo bổ sung vào VSR nhằm mục đích gắn

các nhóm cacboxylic (–COOH) của acid béo vào nhóm hydroxyl (–OH) của VSR tạo

thành các đuôi ankan kỵ nước nhằm tăng khả năng hấp phụ dầu của vật liệu VSR. Tuy

nhiên, khi lượng acid béo bổ sung dư sẽ có thể tạo ra liên kết giữa các acid béo với

nhau thông qua dây ankan làm “lộ” ra các nhóm cacboxyl (–COOH) có khả năng liên

kết với các phân tử nước, dẫn đến lượng VSR–AS chìm trong nước tăng dần ở các tỉ lệ

1:5 và 1:6.

Kết luận:

 Khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS ở tỉ lệ 1:4 là tốt nhất với lượng dầu hấp

phụ đạt 0,3540 ± 0,0017g/g.

 Lượng VSR–AS chìm ở mẫu 1:4 là ít nhất chỉ với 0,0227 ± 0,0049g, tức là

khả năng nổi của vật liệu được phối trộn với acid béo ở tỉ lệ này là tốt nhất.

 Vậy ta chọn vật liệu vật liệu VSR–AS được phối trộn với acid béo ở tỉ lệ 1:4

theo khối lượng.

Giống như vật liệu hấp phụ từ Graphit, cả hai đều có khả năng nổi tốt trong nước,

khi tiếp xúc với nước nhiễm dầu thì vật liệu bị co cụm lại.

Hình 3.12: VSR trong môi trường nước nhiễm dầu Hình 3.13: Graphit trong môi trường nước nhiễm dầu. Nguồn [8]

3.4.4 So sánh kết quả hấp phụ dầu của VSR–M và VSR–AS 1:4

Chế tạo vật liệu VSR–AS nhằm cải thiện khả năng hấp phụ dầu của vật liệu và

khả năng thích nghi được trong môi trường nước, cụ thể là yếu tố nổi được trên mặt

nước. Thông số này được đánh giá qua lượng VSR chìm trong môi trường nước nhiễm

dầu khi xảy ra quá trình hấp phụ.

Các kết quả so sánh giữa VSR–M và VSR–AS phối trộn ở tỉ lệ 1:4 được trình

bày trong bảng sau:

Bảng 3.5: So sánh khả năng hấp phụ và khả năng nổi của VSR–M và VSR–AS

Thông số so sánh VSR–M VSR–AS 1:4

Khả năng hấp phụ dầu (g/g) 0,2340 ± 0,0152 0,3540 ± 0,0017

Khả năng nổi trong nước (đánh

giá qua lượng VSRchìm trong 0,6068 ± 0,0148 0,0227 ± 0,0049

nước) (g)

Qua kết quả bảng trên cho ta thấy khả năng hấp phụ của VSR–AS so với VSR–M

được cải thiện hơn rất nhiều, cụ thể lượng dầu hấp phụ tăng thêm 0,12g và đặc biệt khả

năng nổi của vật liệu được cải thiện đáng kế, thể hiện qua lượng VSR bị chìm trong

nước giảm 0,5841g từ 0,6068g xuống còn 0,0227g, lượng VSR–AS chìm trong nước

này xem như không đáng kể.

Kết luận:

Vậy với kết quả bổ sung acid béo vào VSR thể hiện qua các kết quả thí nghiệm,

ta có thể khẳng định VSR sau khi được bổ sung acid béo có khả năng hấp phụ dầu tốt

hơn và khả năng thích ứng được trong môi trường nước nhiễm dầu tốt hơn.

3.5 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ

Sau khi khảo sát khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS, ta tiến hành khảo sát các

yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ, bởi đây là các yếu tố có sự ảnh hưởng đến

khả năng hấp phụ dầu của vật liệu rất nhiều.

Nếu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ được khảo sát và xác định ở

điều kiện tối ưu thì khả năng hấp phụ của vật liệu sẽ được cải thiện. Các kết quả khảo

sát sẽ được trình bày dưới đây:

3.5.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng dầu đến quá trình hấp phụ

Mục đích của thí nghiệm:

Đánh giá sự ảnh hưởng của lượng dầu đến quá trình hấp phụ dầu của VSR–AS

trong môi trường nước.

Bảng 3.6: Các thông số thử nghiệm khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng dầu

Thông số cố định Thông số khảo sát

STT Thông số Số lượng

1 VSR–AS tỉ lệ 1:4 1g

0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,9ml 2 Nước nhiễm dầu Ảnh hưởng của lượng dầu + nước cất = 100ml

đến quá trình hấp phụ 3 Kích thước hạt 0,3-0,5mm

4 Thời gian hấp phụ 30 phút

5 pH 6,5

Bảng 3.7: Kết quả xử lý khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS 1:4 với các lượng dầu

khác nhau so sánh với hiệu suất hấp phụ

V (ml) Co (g/l) X1 (g) X̅ ± SD (g) H̅ (g)

2,52 0,252 0,2486 ± 0,0028abcd 98,66 0,3

3,36 0,336 0,3002 ± 0,0054abcd 89,35 0,4

4,20 0,420 0,3540 ± 0,0017a 84,29 0,5

5,04 0,504 0,3688 ± 0,0024b 73,18 0,6

5,88 0,588 0,4202 ± 0,0013c 71,46 0,7

7,56 0,756 0,4474 ± 0,0112d 59,18 0,9

Chú thích: Các chữ cái khác trên cùng một cột thì có sự khác biệt có ý nghĩa với

độ tin cậy 95%.

Trong đó:

 V : Thể tích dầu, (ml)

 Co : Nồng độ dầu ban đầu, (g/l)

: Lượng dầu trước hấp phụ, (g)  X1

: Lượng dầu hấp phụ trung bình, (g)  X̅

 SD : Độ lệch chuẩn

: Hiệu suất hấp phụ trung bình, (%)  H̅

Kết quả lượng dầu bị hấp phụ so sánh với hiệu suất hấp phụ ở môi trường chứa

100

0,5

0,4474

0,4202

0,5 ml dầu có sự khác biệt có ý nghĩa ở xác suất 95% với các lượng dầu còn lại.

)

0,4

0,3688

0,354

%

0,3002

0,3

0,2486

0,2

( ụ h p p ấ h t ấ u s u ệ i H

0,1

) g ( ụ h p p ấ h u ầ d g n ợ ư L

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,9

Thể tích dầu gây nhiễm

Hiệu suất hấp phụ

Lượng dầu hấp phụ

Biểu đồ 3.3: Dung lượng hấp phụ dầu của VSR–AS 1:4 với các lượng dầu khác nhau

Qua biểu đồ trên ta thấy khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS 1:4 tăng khi lượng

dầu trong môi trường nước nhiễm tăng. Tuy nhiên, khi lượng dầu càng tăng cao thì

khả năng hấp phụ của vật liệu có xu hướng bão hòa. Cụ thể, như sau:

 Với lượng dầu tăng từ 0,3–0,7 ml (tăng thêm 0,4 ml dầu) thì khả năng hấp phụ

tăng 0,1716g (từ 0,2486g tăng lên 0,4202g). Trung bình cứ 0,1ml dầu tăng thêm thì

khả năng hấp phụ dầu tăng 0,4290g.

 Với lượng dầu tăng từ 0,7–0,9 ml (tăng thêm 0,2 ml dầu) thì khả năng hấp phụ

tăng 0,0106g (từ 0,4202g tăng lên 0,4308g). Trung bình cứ 0,1ml dầu tăng thêm thì

khả năng hấp phụ dầu tăng 0,053g. Như vậy, khả năng hấp phụ dầu trên 0,1ml dầu

tăng thêm ở khoảng thể tích 0,7–0,9ml chỉ bằng 12,35% lượng dầu tăng thêm trên

0,1ml dầu ở khoảng thể tích 0,3–0,7ml. Cho thấy khả năng hấp phụ dầu của vật liệu

đang tiến dần về trạng thái bão hòa.

Ngược lại với khả năng hấp phụ dầu tăng khi hàm lượng dầu tăng là hiệu suất

hấp phụ giảm. Cụ thể, với lượng dầu 0,3ml thì hiệu suất xử lý dầu đạt 98,66%, tuy

nhiên với lượng dầu cao như 0,9ml thì hiệu suất chỉ còn 59,18%. Nguyên nhân do khi

hàm lượng dầu trong dung dịch tăng lên thì khả năng cũng như diện tích tiếp xúc giữa

VSR và dầu cũng tăng lên dẫn đến khả năng hấp phụ dầu cũng tăng. Tuy nhiên, với

lượng dầu tăng cao mà vật liệu bị bão hòa không hấp phụ dầu được nữa dẫn đến hiệu

suất hấp phụ bị giảm.

Kết luận

Giống như các loại vật liệu hấp phụ khác, nồng độ dầu cũng ảnh hưởng đến khả

năng hấp phụ của vật liệu. Ví dụ như vật liệu hấp phụ từ vỏ trấu: nồng độ dầu càng

tăng thì khả năng hấp phụ càng tăng, cụ thể từ nồng độ 1860–2450mg/l (nồng độ dầu

tăng là 590mg/l) thì độ hấp phụ tăng tới 17,3mg/g (từ 105–122,3mg/g), nhưng khi tăng

nồng độ từ 3450–5450mg/l (tăng 2000mg/l) thì độ hấp phụ chỉ tăng lên 2,5mg/g (từ

132,5 – 135mg/g) [7].

6thì khả năng hấp phụ dầu cũng tăng từ 15,2665 (g/g) lên 16,5951 (g) [1]. Điều này

Đối với vật liệu hấp phụ từ rau nhút thì nồng độ dầu tăng từ 0,2g/g 5 đến 0,6g/g

cho thấy VSR cũng có tính chất giống như các loại vật liệu hấp phụ khác, khả năng

hấp phụ dầu của vật liệu đều bị ảnh hưởng bởi nồng độ dầu.

 Như vậy với kết quả hấp phụ dầu ở khoảng thể tích 0,5ml dầu so sánh với hiệu

suất hấp phụ có sự khác biệt ý nghĩa so với các mẫu còn lại. Nên đề tài chọn lượng dầu

tối ưu là 0,5ml với hiệu suất hấp phụ là 84,29%.

3.5.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt đến quá trình hấp phụ

Sau khi tiến hành thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của lượng dầu đến hiệu suất của

quá trình hấp phụ, yếu tố được khảo sát tiếp theo là ảnh hưởng của kích thước hạt đến

khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS.

Mục đích thí nghiệm:

Đánh giá sự ảnh hưởng của kích thước hạt đến quá trình hấp phụ dầu của vật liệu

5 g/g: khối lượng dầu/khối lượng nước.

VSR–AS và kích thước hạt cho khả năng hấp phụ dầu tốt nhất.

Bảng 3.8: Các thông số thử nghiệm ảnh hưởng của kích thước hạt

Thông số cố định Thông số khảo sát

STT Thông số Số lượng

1 VSR–AS tỉ lệ 1:4 1g Xác định kích thước

0,5 ml dầu + 99,5 ml hạt có khả năng hấp 2 Nước nhiễm dầu nước cất phụ và khả năng phù

<0,15; 0,15 – 0,3; hợp với điều kiện thực 4 Kích thước hạt 0,3 – 0,5; > 0,5 mm tế nhất

4 Thời gian hấp phụ 30 phút

5 pH 6,5

0,15-0,3mm <0,15mm

>0,5mm 0,3-0,5mm

Hình 3.14: VSR – AS ở các kích thước hạt khác nhau

Các kết quả hấp phụ dầu của VSR–AS với các kích thước hạt khác nhau được

trình bày ở bảng sau:

Bảng 3.9: Kết quả xử lý khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS ở các kích thước hạt khác

nhau

d (mm) X1 (g) X̅ ± SD (g)

< 0,15 0,42 0,4035 ± 0,0009a

0,15 – 0,3 0,42 0,3990 ± 0,0016b

0,3 – 0,5 0,42 0,3540 ± 0,0017c

> 0,5 0,42 0,3432 ± 0,0025d

Chú thích: Các chữ cái khác trên cùng một cột thì có sự khác biệt có ý nghĩa với

độ tin cậy 95%.

Trong đó:

 d : Kích thước hạt, (mm)

: Lượng dầu trước hấp phụ, (g)  X1

: Lượng dầu hấp phụ trung bình, (g)  X̅

 SD : Độ lệch chuẩn

Kết quả lượng dầu bị hấp phụ dầu của VSR–AS ở kích thước d< 0,15 mm có sự

khác biệt có ý nghĩa ở xác suất 95% so với các kích thước còn lại.

0,42

0,4035

0,3990

0,40

0,38

0,3540

0,36

0,3432

0,34

) g ( ụ h p p ấ h u ầ d g n ợ ư L

0,32

0,30

<0,15

0,15 - 0,3

0,3 - 0,5

>0,5

Kích thước hạt (mm)

Biều đồ 3.4: Kết quả hấp phụ dầu của VSR – AS ở các kích thước

hạt khác nhau

Qua biểu đồ ta thấy khả năng hấp phụ dầu phụ thuộc vào kích thước của vật liệu,

với mẫu có kích thước càng giảm thì khả năng hấp phụ cảng tăng. Kết quả hấp phụ

trung bình cao nhất 0,4035g/g đối với vật liệu có kích thước nhỏ nhất (d < 0,15 mm),

thấp nhất với mẫu có kích thước d > 0,5 mm là 0,3432 g/g.

Vì khi ta giảm kích thước của vật liệu hấp phụ sẽ làm tăng diện tích tiếp xúc bề

mặt giữa vật liệu và dầu, khi đó sẽ tạo ra nhiều liên kết giữa phân tử acid béo trên VSR

với các phân tử dầu trong dung dịch, từ đó dẫn tới khả năng hấp phụ sẽ cao hơn.

Ngược lại, đối với các mẫu vật liệu có kích thước càng tăng thì diện tích tiếp xúc bề

mặt giữa vật liệu và dầu sẽ giảm, ít hình thành các liên kết giữa acid béo và dầu, từ đó

làm giảm khả năng hấp phụ dầu của vật liệu.

Quy luật này cũng giống so với một số nghiên cứu về khả năng hấp phụ dầu của

một số vật liệu khác. Ví du: “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 Trymethyl”

của Lê Thị Kim Liên, thì kích thước hạt cũng ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của vỏ

trấu, cụ thể kích thước hạt < 0,425mm độ hấp phụ đạt 92 mg/g; d = 0,425 – 2 mm độ

hấp phụ đạt 64 mg/g; d > 2 độ hấp phụ đạt 52,3 mg/g [7]. “Nghiên cứu sử dụng vỏ trấu

biến tính trong quá trình xử lý nước thải nhiễm dầu” của Phạm Xuân Núi và Nguyễn

Xuân Thủy cũng cho kết quả tương tự khi kích thước hạt tăng từ 0,5; 0,5–1,18 và

1,18–1,4mm cho khả năng hấp phụ giảm dần [9]. Điều này cho thấy vật liệu VSR–AS

có tính tương đồng với các vật liệu hấp phụ khác, cũng bị chi phối bởi các yếu tố hấp

phụ, cụ thể là kích thước hạt ở thí nghiệm này.

Kết luận:

Với kích thước hạt d < 0,15 và d = 0,15 – 0,3 mm khả năng hấp phụ có sự chênh

lệch nhưng không cao, cụ thể đối với kích thước hạt d < 0,15 mm cho khả năng hấp

phụ 0,4035g dầu và kích thước hạt d = 0,15 – 0,3 mm cho khả năng hấp phụ 0,3990g,

kết quả chỉ chênh lệch nhau 0,0045g (4,5mg/399mg), đây là con số không đáng kể.

Tuy nhiên đối với những mẫu có kích thước càng nhỏ thì gặp một số khó khăn

như sau:

 Quá trình bảo quản, vận chuyển khó khăn, phát sinh bụi.

 Khả năng ứng dụng ra thực thế xử lý dầu tràn trên biển rất khó, bởi kích thước

hạt quá nhỏ sẽ bị ảnh hưởng của gió.

 Vì vậy, với kết quả hấp phụ gần như bằng nhau của 2 loại kích thước hạt

d<0,15 và d = 0,15 – 0,3mm, ta có thể chọn mẫu có kích thước hạt d = 0,15 – 0,3mm

để dễ bảo quản, vận chuyển và khả năng ứng dụng ra thực tế sẽ tốt hơn.

3.5.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến quá trình hấp phụ

Sau khi khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt đến quá trình hấp phụ của VSR–

AS, đề tài tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến quá trình hấp

phụ.

Mục đích thí nghiệm:

Đánh giá ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến khả năng hấp phụ dầu của vật liệu

VSR–AS trong môi trường nước.

Bảng 3.10: Các thông số thử nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc

Thông số cố định Thông số khảo sát

STT Thông số Số lượng

1 VSR–AS tỉ lệ 1:4 1g Xác định thời gian

0,5 ml dầu + 99,5ml hấp phụ cho dung 2 Nước nhiễm dầu nước cất lượng hấp phụ tốt

nhất 3 Kích thước hạt 0,15 – 0,3 mm

10, 20, 30, 40, 50, 60 Thời gian hấp phụ 4 phút

5 pH 6,5

Bảng 3.11: Kết quả xử lý khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS ở các mốc thời gian

khác nhau

Thời gian (phút) X1 (g) X̅ ± SD (g)

10 0,42 0,3193 ± 0,0054b

20 0,42 0,3487 ± 0,0150a

30 0,42 0,3540 ± 0,0017a

40 0,42 0,3653 ± 0,0204a

50 0,42 0,3672 ± 0,0255a

60 0,42 0,3712 ± 0,0059a

Chú thích: Các chữ cái khác trên cùng một cột thì có sự khác biệt có ý nghĩa với

độ tin cậy 95%.

Trong đó:

: Lượng dầu trước hấp phụ (g)

 X1

: Lượng dầu bị hấp phụ trung bình (g)  X̅

 SD : Độ lệch chuẩn

Kết quả hấp phụ dầu của VSR–AS ở các mốc thời gian từ 20 đến 60 phút không

có sự khác biệt ý nghĩa ở xác suất 95% giữa các số liệu, nhưng có sự khác biệt ý nghĩa

với mốc thời gian 10 phút ở xác suất 95% so với các mốc thời gian còn lại.

0,39

0,3712

0,3672

0,3653

0,37

0,3540

0,3487

0,35

0,3193

0,33

0,31

0,29

) g ( ụ h p p ấ h u ầ d g n ợ ư L

0,27

0,25

20 40 30 Thời gian hấp phụ (phút)

Biểu đồ 3.5: Hàm lượng dầu hấp phụ ở các mốc thời gian khác nhau

Qua kết quả thí nghiệm từ bảng 3.11 và đồ thị 3.5 ta thấy khả năng hấp phụ dầu

của vật liệu VSR–AS tăng dần khi thời gian hấp phụ tăng, cụ thể tăng thêm 0,0460g

khi thời gian hấp phụ tăng từ 10 phút (0,3193g/g) đến thời gian 40 phút (0,3653g/g)

nhưng từ 40 phút đến 50 phút (0,3672g/g) và 60 phút (0,3712g/g) lần lượt chỉ tăng

thêm 0,0019g và 0,0040g. Chứng tỏa vật liệu đang tiến dần về xu hướng bão hòa.

Nguyên nhân do khi VSR và dầu mới tiếp xúc với nhau trong thời gian quá ngắn

thì số lượng các phân tử VSR bắt được các phân tử dầu cũng sẽ rất ít. Nên khi thời

gian hấp phụ càng thì số lượng các phân tử VSR bắt được các phân tử dầu sẽ càng

tăng, dẫn đến dung lượng hấp phụ tăng.

Tuy nhiên, với thời gian hấp phụ diễn ra quá lâu khi đó số lượng các phân tử dầu

đã tích tụ bên trên bề mặt của VSR càng nhiều, các lỗ rỗng của vật liệu được lắp đầy

bởi các phân tử dầu, dẫn đến lượng dầu hấp phụ gần như không tăng, nếu có thì cũng

chỉ với một lượng rất nhỏ. Điều này cũng phù hợp với thuyết hấp phụ đẳng nhiệt, tức

là quá trình hấp phụ diễn ra theo hai chiều, chất bị hấp phụ vẫn có thể di chuyển ngược

lại ra khỏi chất hấp phụ.

Kết luận:

Với thời gian hấp phụ là 60 phút cho kết quả hấp phụ dầu cao nhất với dung

lượng hấp phụ trung bình đạt 0,3712g/g. Tuy nhiên, với kết quả phân tích LSD thì kết

quả dung lượng hấp phụ ở các mốc thời gian từ 20, 30, 40, 50, 60 không có sự khác

biệt ý nghĩa với nhau. Vậy nên, với giá trị thời gian hấp phụ là 20 phút sẽ tiết kiệm

được thời gian, cũng như chi phí xử lý.

So với các vật liệu hấp phụ dầu khác như rau NEPTUNIA OLERACEA (rau

Nhút) với thời gian hấp phụ dầu tối ưu là 10 phút, vật liệu vỏ trấu biến tính bằng KOH

với thời gian hấp phụ dầu tối ưu là 30 phút, thì thời gian hấp phụ của VSR–AS có tính

tương đương với các vật liệu đã nêu trên.

3.5.4 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ

Sau khi xác định được thời gian hấp phụ đạt trạng thí tối ưu là 20 phút, đề tài sử

dụng thời gian hấp phụ trên để khảo khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ.

Mục đích thí nghiệm:

Đánh giá sự ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ dầu của VSR–AS trong

môi trường nước, và xác định pH tối ưu cho quá trình hấp phụ.

Bảng 3.12: Các thông số thử nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH

Thông số cố định Thông số khảo sát

STT Thông số Số lượng

1 VSR – AS tỉ lệ 1:4 1g

Xác định pH tối ưu 0,5ml dầu + 99,5ml nước 2 Nước nhiễm dầu cho quá trình hấp cất phụ

3 Kích thước hạt 0,15 – 0,3 mm

Thời gian hấp phụ 20 phút 4

1,3; 3,8; 5,5; 6,5; 9,3; 5 pH 10,7; 12

Tỉ lệ phối trộn 1:4 ở môi trường có pH thấp thì khả năng nổi của vật liệu rất tốt,

các mẫu thí nghiệm ghi nhận được tại pH = 1,3; 3,8 và 5,5 hầu như không có lượng

VSR – AS bị chìm trong nước.

pH=5,5 pH=1,3 pH=3,8

Hình 3.15: VSR – AS trong môi trường pH thấp

Tuy nhiên, đối với môi trường có pH cao thì lượng VSR–AS bắt đầu bị chìm

trong nước và bị tách rời nhau thành những bông cặn màu trắng chìm xuống đáy.

pH=9,3 pH=10,7 pH=12

Hình 3.16: VSR–AS ở các pH kiềm

Quan sát đặc điểm của vật liệu VSR–AS trong các môi trường có pH khác nhau

ta thấy, VSR–AS ở môi trường pH thấp (cụ thể pH = 3,3) vật liệu sau khi hấp phụ dầu

tạo thành một khối bền, sau khi được vớt ra khỏi môi trường nước vẫn giữ được hình

dạng ban đầu. Đối với mẫu có pH tăng lên 5,5 vật liệu chỉ tạo thành khối nhưng không

bền, sau khi vớt ra sẽ bị bến dạng một phần. Cuối cùng đối với mẫu có pH cao (cụ thể

pH = 12) vật liệu hầu như bị tách rời khỏi nhau, tạo thành những hạt cặn lơ lửng trong

nước (mẫu này rất khó thu hồi sau khi xử lý).

pH=3,8 pH=5,5 pH=12

Hình 3.17: Đặc điểm của VSR–AS trong các môi trường pH khác nhau

pH=1,3 pH=3,8 pH=5,5

Hình 3.18: Khả năng thấm ướt cao của VSR–AS ở các môi trường pH thấp

Từ hình 3.18, ở môi trường pH thấp, ta thấy lượng dầu đã thấm ướt toàn bộ

lượng VSR–AS trên bề mặt, điều này cho thấy quá trình hấp phụ dầu của VSR–AS

diễn ra rất tốt ở môi trường này.

Ngược lại, ở môi trường có pH kiềm ta thấy các phân tử VSR–AS hầu như không

bắt được các phân tử dầu trong nước nếu không được tiếp xúc ngay tại vị trí nhiễm

dầu. Ngoài ra, ở môi trường có độ pH quá cao (pH = 12) thì ngay cả các phân tử dầu

cũng bị ảnh hưởng bởi yếu tố pH, cụ thể các phân tử dầu bị biến dạng, mất đi độ nhớt

trong nước và có màu trắng sữa. Chúng ta có thể quan sát kĩ hơn ở các hình dưới đây.

pH=12

Hình 3.19: Dầu bị thay đổi tính chất trong môi trường pH quá cao

pH=9,3 pH=10,7 pH=12

Hình 3.20: Khả năng thấm ướt thấp của VSR–AS ở các môi trường pH cao

Nguyên nhân do trong môi trường có pH cao, các liên kết este của acid béo sẽ bị

phá vỡ bởi kiềm, cụ thể các acid béo bị thủy phân sau khi tiếp xúc với môi trường

nước theo cơ chế của phản ứng thủy phân este.

CH3 – (CH2)7 – CH2 – CH2 – (CH2)7 – COOH + NaOH

CH3 – (CH2)7 – CH2 – CH2 – (CH2)7 – COONa + H2O

Sau khi các acid béo bị thủy phân thành muối của acid béo, VSR–AS bị mất đi

tính ưa dầu ban đầu và bị chìm trong môi trường nước. Điều này không những làm mất

khả năng nổi của vật liệu trong nước, khó thu hồi trong xử lý mà còn làm giảm khả

năng hấp phụ dầu của vật liệu, để minh chứng cho điều này, kết quả hấp phụ dầu của

VSR–AS ở các môi trường pH khác nhau được trình bày trong bảng sau:

Bảng 3.13: Kết quả xử lý khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS ở các môi trường pH

khác nhau

pH X1 𝐗̅ ± SD

1,3 0,42 0,3086 ± 0,0065b

3,8 0,42 0,3173 ± 0,0083b

5,5 0,42 0,3394 ± 0,0060b

6,5 0,42 0,3450 ± 0,0040b

9,3 0,42 0,3977 ± 0,0072a

10,7 0,42 0,3069 ± 0,0576b

12,0 0,42 0,1676 ± 0,0229c

Chú thích: Các chữ cái khác trên cùng một cột thì có sự khác biệt có ý nghĩa với

độ tin cậy 95%.

Trong đó:

: Lượng dầu trước hấp phụ (g)  X1

: Lượng dầu hấp phụ trung bình (g)  X̅

 ±SD : Độ lệch chuẩn

Kết quả hấp phụ dầu của VSR–AS ở môi trường pH bằng 9,3 có sự khác biệt có

0,45

0,3977

0,40

0,3450

0,3394

0,35

0,3173

0,3086

0,3069

0,30

0,25

0,20

0,1676

0,15

ý nghĩa ở xác suất 95% với các mẫu còn lại.

) g ( ụ h p p ấ h u ầ d g n ợ ư L

0,10

0,05

0,00

1,3

3,8

5,5

6,5

9,3

10,7

12,0

pH

Biểu đồ 3.6: Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ

Dựa vào biểu đồ ta thấy pH tăng từ 1,3 đến 9,3 thì dung lượng hấp phụ dầu của

VSR–AS cũng tăng, cụ thể dung lượng hấp phụ tăng 0,0891g từ 0,3086g/g lên

0,3977g/g, nhưng khi pH tăng lên quá cao tại các giá trị đo được là 10,7 và 12 thì dung

lượng hấp phụ lần lượt giảm xuống còn 0,3069g/g và 0,1676g/g.

Nguyên nhân khi pH tăng (pH=1,3÷9,3), lượng H+ giảm, khả năng cạnh tranh

của ion H+ với các phân tử dầu hấp phụ lên bề mặt của VSR–AS sẽ giảm, dẫn đến khả

năng hấp phụ dầu sẽ tăng. Tuy nghiên, khi pH tăng quá cao (pH>9,3) thì lượng OH– sẽ

tăng cao dẫn đến phá vỡ liên kết este giữa VSR và acid béo làm cho khả năng hấp phụ

dầu sẽ giảm.

Điều này cũng tương tự 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 với sự ảnh hưởng của

pH đến khả năng hấp phụ dầu của vỏ trấu. Kết quả nghiên cứu cho thấy khả năng hấp

phụ của vỏ trấu biến tính tăng nhanh trong khoảng pH từ 2 ÷ 4 tương ứng với độ hấp

phụ từ 62,8 ÷ 81,2 mg/g. Còn trong khoảng pH 6 ÷ 8 khả năng hấp phụ hầu như không

đổi từ 86,5 ÷ 87,9 mg/g và bắt đầu từ pH = 9 sự hấp phụ bắt đầu giảm nhẹ [7]. Ngoài

ra, “Nghiên cứu sử dụng vỏ trấu biến tính trong quá trình xử lý nước thải nhiễm dầu”

của Phạm Xuân Núi và Nguyễn Xuân Thủy cũng cho kết quả tương tự với khoảng giá

trị pH tối ưu là pH= 6 – 8 và giảm nhẹ tại pH=10 [9].

Vậy với giá trị pH nằm trong khoảng 6,5 – 9,3 là thích hợp.

3.5.5 Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ cực đại

Dựa vào kết quả của chuỗi thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dầu ban

đầu và lấy thời gian cân bằng là 20 phút, ta mô tả cân bằng hấp phụ theo 2 phương

trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich thông qua kết quả bảng dưới đây:

Bảng 3.14: Xác định các thông số của đường đẳng nhiệt hấp phụ

Co C A logC logA C/A

2,52 0,0340 0,2486 -1,4685 -0,6045 0,1368

3,36 0,3580 0,3002 -0,4461 -0,5226 1,1925

4,20 0,6600 0,3540 -0,1805 -0,4510 1,8644

5,04 1,3517 0,3688 0,1309 -0,4332 3,6647

5,88 1,6780 0,4202 0,2248 -0,3765 3,9933

7,56 3,0860 0,4474 0,4894 -0,3493 6,8976

Trong đó:

 Co : Nồng độ dầu ban đầu, (g/l)

 C : Nồng độ dầu lúc cân bằng, (g/l)

 A : Độ hấp phụ của vật liệu tại thời điểm cân bằng, (g/g)

3.5.5.1 Xây dựng đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir

Để tìm các hằng số của phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir ta lập đồ thị

8,0000

7,0000

y = 2,1722x + 0,3633 R² = 0,9912

6,0000

5,0000

trong hệ tọa độ C/A – C.

/

4,0000

A C

3,0000

2,0000

1,0000

0,0000

0,0000 0,5000 1,0000 1,5000 2,0000 2,5000 3,0000 3,5000 C

Biểu đồ 3.7: Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir

Phương trình Langmuir được biễu diễn theo công thức:

C/A = (1/Amax)*C + 1/(k*Amax)

Trong đó:

 C : Nồng độ dầu lúc cân bằng, (g/l)

 A : Độ hấp phụ dầu của vật liệu tại thời điểm cân bằng, (g/g)

: Độ hấp phụ dầu cực đại của vật liệu, (g/g)  Amax

 k : Hằng số

Đường bậc nhất có dạng:

y = a*x + b

Trong đó:

= 2,1722  a = 1/Amax

= 0,3633  b = 1/(k*Amax)

Từ đồ thị trên, ta tìm được các hằng số của phương trình Langmuir và hệ số

tương quan như sau:

Bảng 3.15: Các hằng số Langmuir và hệ số tương quan

k R2 1/Amax 1/(k*Amax) Amax

2,1722 0,3633 0,4604 5,9786 0,9912

3.5.5.2 Xây dựng đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich

Để tìm các hằng số của phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich ta lập đồ thị

trong hệ tọa độ logA – logC.

logC

-2,0000

-1,5000

-1,0000

-0,5000

0,0000

0,5000

1,0000

0,0000

-0,1000

-0,2000

A g o l

-0,3000

y = 0,1313x - 0,4288 R² = 0,9385

-0,4000

-0,5000

-0,6000

-0,7000

Biểu đồ 3.8: Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich

Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich được biểu diễn theo công thức:

A = k*C1/n hay logA = logk + 1/n*log

Trong đó:

 A : Độ hấp phụ dầu của vật liệu tại thời điểm cân bằng, (g/g)

 C : Nồng độ dầu lúc cân bằng, (g/l)

 k, n : Các hằng số

Đường bậc nhất có dạng:

y = a*x + b

Trong đó:

 a = 1/n = 0,1313

 b = log(k) = 0,4288

Từ đồ thị trên, ta tìm được các hằng số của phương trình Freundlich và hệ số

tương quan như sau:

Bảng 3.16: Các hằng số Freundlich và hệ số tương quan

1/n k R2 log(k)

0,1313 0,4288 2,6841 0,9385

Qua bảng 3.15 và 3.16 ta thấy hệ số tương quan theo phương trình hấp phụ đẳng

nhiệt Langmuir là 99,12% chứng tỏa quá trình hấp phụ dầu của vật liệu VSR–AS tuân

theo phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir với phương trình sau:

Ta có phương trình Langmuir theo A như sau:

𝐴 = 𝐴𝑚𝑎𝑥 × 𝑘 × 𝐶 (𝑘 × 𝐶) + 1

Thay các giá trị đã tìm được ở bảng:

 Amax = 0,4604

 k = 5,9786

Ta được phương trình như sau:

A = = 0,4604 × 5,9786 × 𝐶 (5,9786 × 𝐶) + 1 2,7525 × 𝐶 (5,9786 × 𝐶) + 1

Với các giá trị của C trong bảng 3.13 ta tìm được các giá trị của A’ tương ứng

trong bảng sau:

Bảng 3.17: Độ hấp phụ dầu thực tế của VSR–AS

A (g/g–Langmuir) A' (g/g–Thực tế) C (g/l)

0,0337 0,2486 0,0772

0,5247 0,2835 0,3491

0,6600 0,3540 0,3673

1,3850 0,3655 0,4108

1,6780 0,4202 0,4187

0,50

0,40

0,30

3,0860 0,4474 0,4367

) g / g (

A

0,20

0,10

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

C (g/l)

Langmuir

Thực tế

Biểu đồ 3.9: Đường hấp phụ theo phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir

và hấp phụ dầu thực tế của VSR–AS

Dựa vào biểu đồ 3.9 ta thấy ở nồng độ thấp thì độ hấp phụ dầu thực tế của VSR–

AS thấp hơn nhiều so với lý thuyết, cụ thể ở nồng độ 0,0337g/l thì độ hấp phụ theo lý

thuyết (2,4863g/g) cao gấp 32,2 lần độ hấp phụ thực tế (0,0772g/g).

Tuy nhiên, khi nồng độ dầu tăng thì độ hấp phụ giữa thực tế và lý thuyết gần

bằng nhau, cho thấy kết quả hấp phụ dầu của VSR–AS khảo sát được phù hợp với lý

thuyết của hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir.

3.6 SO SÁNH KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DẦU VỚI CÁC VẬT LIỆU HẤP PHỤ

KHÁC

Để đánh giá được khả năng hấp phụ dầu của VSR bổ sung acid béo một cách

khách quan, đề tài sẽ tiến hành so sánh khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS với một số

vật liệu hấp phụ khác.

Theo kết quả nghiên cứu khả năng hấp phụ dầu của các vật liệu hấp phụ dầu ta có

bảng so sánh khả năng hấp phụ dầu của các loại vật liệu hấp phụ dầu có nguồn gốc

hữu cơ như sau:

Bảng 3.18: Kết quả hấp phụ dầu của một số vật liệu hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên

Khả năng hấp STT Vật liệu Thành phần chính Nguồn phụ tối đa (g/g)

1 VSR–M 0,2340 Cellulose tự nhiên [Tác giả]

2 VSR–AS 0,4604 Cellulose tự nhiên [Tác giả]

3 Thân bèo 0,2900 Cellulose tự nhiên [4]

Vỏ trấu xử lý với 4 0,5760 Cellulose tự nhiên [9] NaOH và CPC

Vỏ trấu biến tính 5 0,1390 Cellulose tự nhiên [7] bằng KOH

Nhận xét:

Vật liệu VSR–M có dung lượng hấp phụ dầu tương đối tối tốt khi chưa được bổ

sung acid béo, với dung lương hấp phụ trung bình đạt 0,2340g/g. Sau khi được bổ

sung acid béo, VSR–AS có dung lượng hấp phụ cực đại tăng lên gấp đôi với

0,4604g/g. Dung lượng hấp phụ dầu của VSR–AS tương đối cao hơn vỏ trấu biến tính

bằng KOH và thân bèo, tuy nhiên vẫn còn thấp hơn so với vỏ trấu xử lý với KOH và

CPC.

Đó có thể là do sự khác biệt về cấu tạo, loại và số lượng các nhóm chức có khả

năng hấp phụ dầu tốt hay kém của các loại vật liệu cụ thể được sử dụng trong mỗi

nghiên cứu.

KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ

1. KẾT LUẬN

VSR có cấu trúc gồm nhiều sợi cellulose, đây là một cấu trúc tiền đề cho việc sử

dụng làm vật liệu hấp phụ dầu.

VSR sau khi được xử lý và sấy khô được bảo quản ở phòng thí nghiệm với độ ẩm

đo được là 5% và có khả năng hấp phụ dầu tương đối tốt, mỗi gam vật liệu có thể hấp

phụ trung bình là 0,2340 ± 0,0152 g dầu/g vật liệu. Số liệu thực nghiệm cho thấy VSR

bản chất đã có thể hấp phụ dầu tương đối tốt, nhưng do bản chất đây là loại vật liệu

hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên nên có khối riêng lớn làm cho khả năng nổi được của

vật liệu trong môi trường nước kém, dẫn đến hiệu quả hấp phụ dầu chưa ở mức tốt

nhất và khả năng thu gom sau xử lý gặp nhiều khó khăn.

Đối với vật liệu VSR được bổ sung acid béo thì khả năng hấp phụ dầu đã được

cải thiện, cụ thể đối với mẫu có tỉ lệ phối trộn tối ưu VSR/acid béo = 1/4 thì trung bình

mỗi gam vật liệu hấp phụ được khoảng 0,3540g dầu trong môi trường nước chứa

0,5ml (0,42g) dầu.

Vật liệu VSR được phối trộn với acid béo làm tăng khả năng nổi của vật liệu

trong nước, cụ thể ở tỉ lệ phối trộn VSR/acid béo = 1/4 lượng vật liệu chìm trong nước

là 0,0227g/1g vật liệu ban đầu.

Hàm lượng dầu trong môi trường nước nhiễm dầu có sự ảnh hưởng đến hiệu suất

hấp phụ dầu của VSR–AS, cụ thể đối với lượng dầu thấp nhất là 0,3ml hiệu suất hấp

phụ trung bình đạt 98,66% và giảm dần đến lượng dầu cao nhất 0,9ml hiệu suất hấp

phụ giảm xuống chỉ còn 59,18 %. Lượng dầu tối ưu trong thí nghiệm là trong 100ml

nước nhiễm dầu chứa 0,5ml dầu. Thời gian hấp phụ đạt trạng thái cân bằng là 20 phút,

kích thước hạt VSR tối ưu là d = 0,15–0,3 mm, pH tối ưu là từ 6,5–9,3. Dung lượng

hấp phụ cực đại là 0,4604 (g) và quá trình hấp phụ của VSR–AS tuân theo phương trình Langmuir với hệ số tương quan R2 = 0,9912. So với các loại vật liệu hấp phụ

cùng có nguồn gốc hữu cơ khác thì VSR bổ sung acid béo có khả năng hấp phụ dầu

tương đối tốt.

Cho đến nay VSR là rác, không có giá trị về kinh tế có thể sử dụng làm vật liệu

hấp phụ để xử lý nước nhiễm dầu rất tốt khi được bổ sung một số tác nhân hóa học.

Nếu tận dụng được nguồn nguyên liệu này để hấp phụ dầu thì đây sẽ là một hướng đi

mới và có nhiều ý nghĩa bởi đây là nguồn nguyên liệu có sẵn trong tự nhiên và sản

lượng lớn ở Việt Nam. Ngoài ra còn góp phần tăng thêm thu nhấp cho người trồng sầu

riêng.

Tuy nhiên, do vì một số yếu tố khách quan mà đề tài chưa làm được những điều sau:

 Chưa phân tích chuyên sâu về cấu tạo của vật liệu.

 Chưa có phương án tối ưu trong việc xác định dung lương hấp phụ dầu của vật

liệu VSR–AS.

 Chưa thử nghiệm trên nước biển và nước sông.

2. KIẾN NGHỊ

Hiện nay phương pháp tách vật liệu sau quá trình hấp phụ chỉ sử dụng được

phương pháp lọc cơ học qua lưới lọc inox dưới áp suất thường, nên sai số vẫn có nguy

cơ tiềm ẩn cao nếu không có sự kiểm soát.

Đây là đề tài nguyên cứu tương đối hay và có tính thực tiễn cao đối với một đất

nước có ngành trồng sầu riêng phát triển như ở Việt Nam. Nếu có cơ hội được làm

việc, cũng như tiếp tục học tập tại Trường ĐH Công nghệ TP. Hồ Chí Minh, tác giả

nghiên cứu rất mong nhận được sự hỗ trợ, giúp đỡ từ phía các thầy cô để tiếp tục hoàn

thiện những vấn đề chưa đạt được trong bài nghiên cứu này, cũng như rất mong nhận

được sự quan tâm, hỗ trợ kinh phí từ phía nhà trường để phát triển hướng nghiên cứu

có liên quan sẽ trình bày ở phần sau. Đây sẽ là động lực, cơ hội góp phần thúc đẩy tôi

trong việc triển khai các hướng nghiên cứu sâu hơn.

3. PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Hiện nay đề tài chỉ hoàn thiện được một số các yếu tố đã nêu trên. Đề tài có thể

tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện theo các hướng sau:

 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. 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,…

 Đề tài mới chỉ thử nghiệm phối trộn VSR với acid béo là acid stearic

(C17H35COOH) nên chưa đánh giá được sự ảnh hưởng của các loại acid béo đến khả

năng hấp phụ của VSR, cũng như chưa xác định được cụ thể là loại acid béo nào sẽ

cho kết quả hấp phụ tốt nhất. Đối với acid stearic ở dạng rắn khi muốn bổ sung vào

VSR phải tiến hành nung chảy, còn đối với một số loại acid béo khác như Oleic ở

dạng lỏng nên có thể bố sung một cách dễ hơn.

 Loại vật liệu VSR sử dụng hiện nay là sầu riêng Ri 6, nên liệu loại vật liệu

VSR khác nhau có ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ dầu của vật liệu chưa đánh giá

được.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tham khảo tiếng Việt

[1] Nguyễn Hữu Biên và Phạm Quang Thới. Nghiên cứu và khảo sát khả năng xử lý

dầu loang bằng rau Neptunia Oleracea. Khoa Hóa và Công nghệ Thực Phẩm,

trường Đại học Bà Rịa–Vũng Tàu.

[2] Nguyễn Bin. Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm tập 4.

Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.

[3] Bộ Tài Nguyên và Môi Trường. Báo cáo hiện trạng môi trường biển Việt Nam

năm 2003.

[4] Phạm Thị Dương và cộng sự. Nghiên cứu khả năng hấp phụ dầu trong nước thải

bằng các vật liệu tự nhiên như thân bèo, lõi ngô, rơm và xơ dừa. Khoa Máy tàu

biển, Trường Đại học Hàng Hải.

[5] Vũ Thị Thu Hà. Nghiên cứu chế tạo vật liệu mới hấp phụ chọn lọc dầu trong hệ

dầu–nước có khả năng ứng dụng trong các quá trình tách chất và xử lý sự cố tràn

dầu. Viện Hóa Học Công nghiệp Việt Nam, trang 26–27.

[6] Nguyễn Ngọc Khang. Nghiên cứu khả năng hấp phụ dầu của một số khoáng tự

nhiên vào việc xử lý nước nhiễm dầu trong các sự cố tràn dầu trên biển. Đại học

Hàng Hải Việt Nam, Hải Phòng.

[7] Lê Thị Kim Liên. 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 Trymethyl

Ammonium Bromide (CTAB). Trường Đại Học Bà Rịa–Vũng Tàu.

[8] Dương Văn Nam và cộng sự. Graphit và khả năng chế tạo vật liệu xử lý ô nhiễm

dầu trong môi trường nước. Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và

Công nghệ Việt Nam.

[9] Phạm Xuân Núi và Nguyễn Văn Thủy. Nghiên cứu sử dụng vỏ trấu biến tính

trong quá trình xử lý nước thải nhiễm dầu. Đại học Mỏ–Địa chất, Hà Nội, năm

2012.

[10] Lê Thanh Phong. Cây sầu riêng. Trung tâm khuyến nông Cần Thơ.

[11] Lê Thị Kim Phụng và Lê Anh Kiên. Tối ưu quá trình than hóa vỏ sầu riêng ứng

dụng trong xử lý chất màu (Loại bỏ màu xanh methylen từ nước thải tổng hợp).

[12] Đỗ Công Thung và cộng sự. Đánh giá tác động của ô nhiễm dầu đối với các hệ

sinh thái biển Việt Nam. Cục Bảo vệ Môi Trường và Bộ Tài nguyên và Môi

trường, trang 2–5.

[13] Nguyễn Ngọc Anh Tuấn. Nghiên cứu sản xuất than hoạt tính từ vỏ sầu riêng:

Ứng dụng hấp phụ chất màu trong nước thải dệt nhuộm. Trung tâm Phát triển

Khoa học công nghệ Trẻ.

[14] Trần Thế Tục, Chu Doãn Thành. Cây sầu riêng Việt Nam. Nhà xuất bản Nông

nghiệp (2005).

[15] Phạm Hương Uyên . Nghiên cứu chuyển hóa cenlulose từ vỏ sầu riêng thành

carboxy methyl cellulose. Chuyên ngành hóa hữu cơ, Đại học Đà Nẵng.

[16] Phan Xuân Vận. Giáo trình “Hóa keo”. Đại học Nông Nghiệp I, Hà Nội, năm

2006.

Tài liệu tham khảo nước ngoài

[17] American Public Health Association, American Water Works Association, Water

Environment Federation. Standard Methods for the Examination of Water and

Wastewater. 5520 B. Partition-Gravimetric Method.

[18] Syakirah Afiza Mohammed, Nor Wahidatul Azura Zainon Najib and

Vishnuvarthan Muniandi. Durian Rind as A Low Cost Adsorbent.

[19] Zahidah binti Ahmad Zulfa. Preparation of Activated Carbon from Durian Shells

Using Fixed Bed Activation Unit for Dye Removal Application.

Tài liệu từ các địa chỉ website

[20] Báo cáo đề tài Ô nhiễm tràn dầu ở bờ biển miền trung, trang 10. Nguồn:

http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-o-nhiem-dau-tran-o-bo-bien-mien-trung-49268/.

[21] Cảng biển và Môi trường biển. Nguồn: http://www.baomoi.com/Cang-bien-va-

moi-truong-bien/45/2861304.epi.

[22] Đề tài tìm hiểu về quá trình hấp phụ. Nhóm sinh viên Khoa Công nghệ Sinh học

và Thực phẩm, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên. Nguồn:

http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-tim-hieu-ve-qua-trinh-hap-phu-60734/.

[23] Những hậu quả ô nhiễm môi trường biển do tràn dầu. Nguồn

http://www.vietnamplus.vn/nhung-hau-qua-o-nhiem-moi-truong-bien-do-tran-

dau/173158.vnp.

[24] Thực trạng ô nhiễm dầu trên vùng biển Việt Nam, trang 12–18. Nguồn:

http://luanvan.net.vn/luan-van/thuc-trang-o-nhiem-dau-tren-vung-bien-viet-nam-

5835/.

[25] http://www.vietnamplus.vn/nhung-hau-qua-o-nhiem-moi-truong-bien-do-tran-

dau/173158.vnp.

[26] http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-o-nhiem-dau-tran-o-bo-bien-mien-trung-49268/.

[27] http://kinhdoanh.vnexpress.net/tin-tuc/doanh-nghiep/duoc-mat-tu-cac-du-an-loc-

hoa-dau-3250817.html.

[28] http://www.hoahocngaynay.com/vi/phat-trien-ben-vung/an-toan-hoa-chat/257-

tran-dau-va-bien-phap-khac-phuc.html.

[29] http://www.vietnamplus.vn/bot-vo-sau-rieng-se-giup-thu-hoi-dau-tran-ven-

bien/90269.vnp.

[30] http://www.songthu.com.vn/linh-vuc-hoat-dong/ung-pho-su-co-tran-dau/cac-

sctd-da-duoc-trung-tam-xu-ly-14.html.

[31] http://baoapbac.vn/kinh-te/201412/rai-vu-sau-rieng-san-xuat-can-gan-voi-lien-

ket-tieu-thu-572599/.

[32] http://thegioihoaquasach.vn/giong-sau-rieng-ngon-nhat.

[33] http://giupban.com.vn/am-thuc/cach-chon-sau-rieng-ngon-d32058.html.

[34] http://trithucsong.com/nau-an/cach-lam-mut-dua-non-sau-rieng-c32404.html).

[35] http://www.khoahocchonhanong.com.vn/CSDLKHCN/modules.php?name=New

s&op=viewst&sid=2193.

[36] http://www.xaydung.gov.vn/vi/web/guest/trang-chi-tiet/-/tin-chi-

tiet/Z2jG/86/18648/san-pham-than-thien-moi-truong.html.

[37] http://www.thanhnien.com.vn/doi-song/khoa-hoc/bot-sieu-nhe-hut-dau-

395343.html.

[38] http://luanvan.net.vn/luan-van/thuc-trang-o-nhiem-dau-tren-vung-bien-viet-nam-

5835/.

[39] http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-nghien-cuu-hien-trang-nuoc-nhiem-dau-tu-cac-

tong-kho-xang-dau-va-de-xuat-phuong-phap-xu-ly-nuoc-nhiem-dau-tu-cac-

9145/.

PHỤ LỤC 1

KẾT QUẢ HẤP PHỤ DẦU CỦA VSR THÔ

Kết quả hấp phụ dầu của VSR – M trong 30 phút

Mẫu M1 M3 M4 M2 M̅ ± SD

1 0.42 1 0.1746 0.2454

2 0.42 1 0.2033 0.2167 0.2340±0.0152

3 0.42 1 0.1802 0.2398

Trong đó:

 M1: Lượng VSR – M ban đầu  M4: Lượng dầu đã bị hấp phụ (g)

(g)  M̅ : Lượng dầu hấp phụ trung bình (g)

 M2: Lượng dầu ban đầu (g)  ±SD : Độ lệch chuẩn

 M3: Lượng dầu còn lại sau hấp

phụ (g)

Kết quả lượng VSR – M chìm trong 30 phút

Mẫu 1 2 3

Khối lượng VSR – M chìm (g) 0.607 0.6215 0.5919

Khối lượng VSR – M chìm 0.6068 trung bình (g)

Độ lệch chuẩn (SD) 0.0148

Kết quả kiểm tra độ ẩm của vật liệu VSR – M bảo quản trong hũ nhựa

Độ ẩm (H) Độ lệch chuẩn (SD) Mẫu Độ ẩm trung binhg (H̅)

1 4.91

2 5.00 5.00 0.0943

3 5.10

Trang 1

PHỤ LỤC 2

KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DẦU CỦA VSR - AS

Kết quả hấp phụ dầu của VSR - AS

Tỉ lệ X Y Y̅ ± SD H̅

1:1 0.42 0.2708 ± 0.0034 64.48

1:2 0.42 0.3300 ± 0.0056 78.57

0.2733 0.2669 0.2721 0.3365 0.3262 0.3275 0.3459

0.3383 1:3 0.42 0.3394 ± 0.006 80.81

0.3341

0.3529

1:04 0.42 84.29 0.3559 0.3540 ± 0.0017

0.3532

0.2953

1:5 0.42 0.2995 ± 0.0045 71.31 0.299

0.3042

0.2104

1:6 0.42 0.2094 ± 0.0030 49.86 0.2117

0.2061

Trong đó:

: Lượng dầu ban đầu, (g)  X

 Y : Lượng dầu hấp phụ, (g)

: Lượng dầu hấp phụ trung bình, (g)  Y̅

 SD : Độ lệch chuẩn

 : Hiệu suất hấp phụ trung bình, (%) H̅

Trang 2

ANOVA Table for LUONG DAU HAP PHU by TI LE

Sum of Source Df Mean Square F-Ratio P-Value Squares

Between groups 0.04331 5 0.00866 471.95 0.0000

Within groups 0.00022 12 1.8E-05

Total (Corr.) 0.04353 17

Multiple Range Tests for LUONG DAU HAP PHU by TI LE

Method: 95.0 percent LSD

TI LE Count Mean Homogeneous Groups

1:6 3 0.2094 X

1:1 3 0.270767 X

1:5 3 0.2995 X

1:2 3 0.330067 X

1:3 3 0.339433 X

1:4 3 0.354 X

Trang 3

Contrast Sig. Difference +/- Limits

1:1 - 1:2 * -0.0593 0.00762

1:1 - 1:3 * -0.0686667 0.00762

1:1 - 1:4 * -0.0832333 0.00762

1:1 - 1:5 * -0.0287333 0.00762

1:1 - 1:6 * 0.0613667 0.00762

1:2 - 1:3 * -0.00936667 0.00762

1:2 - 1:4 * -0.0239333 0.00762

1:2 - 1:5 * 0.0305667 0.00762

1:2 - 1:6 * 0.120667 0.00762

1:3 - 1:4 * -0.0145667 0.00762

1:3 - 1:5 * 0.0399333 0.00762

1:3 - 1:6 * 0.130033 0.00762

1:4 - 1:5 * 0.0545 0.00762

1:4 - 1:6 * 0.1446 0.00762

1:5 - 1:6 * 0.0901 0.00762

Chú thích: (*): Biểu thị sự khác biệt ý nghĩa thống kê.

Trang 4

PHỤ LỤC 3

LƯỢNG VSR – AS CHÌM TRONG NƯỚC SO SÁNH VỚI LƯỢNG

DẦU HẤP PHỤ

Tỉ lệ X1 X2 X̅ ± SD Y̅

0,5701

1:1 1,0 0,5802 ± 0,0420 0,2708 0,5441

0,6263

0,1469

1:2 1,0 0,1015 ± 0,0394 0,3300 0,0780

0,0795

0,0295

1:3 1,0 0,0253 ± 0,0045 0,3394 0,0257

0,0206

0,0266

1:4 1,0 0,0227 ± 0,0049 0,3540 0,0242

0,0172

0,2818

1:5 1,0 0,3385 ± 0,0642 0,2995 0,5082

0,3254

0,2876

1:6 1,0 0,2704 ± 0,0405 0,2094 0,2241

0,2995

Trong đó:

: Lượng VSR ban đầu, (g)  X1

: Lượng VSR chìm trong nước, (g)  X2

: Lượng VSR – AS trung bình chìm trong nước, (g)  X̅

 SD : Độ lệch chuẩn

: Lượng dầu hấp phụ trung bình, (g)  Y̅

Trang 5

Analysis of Variance for LUONG DAU HAP PHU - Type III Sums of Squares

Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value

COVARIATES

LUONG VSR 8.53799E-06 1 8.53799E-06 0.44 0.5191 CHIM

MAIN EFFECTS

5 A:TI LE 0.0275251 0.00550502 286.04 0.000

RESIDUAL 0.000211702 11 1.92456E-05

TOTAL 0.0435298 17 (CORRECTED)

Multiple Range Tests for LUONG DAU HAP PHU by TI LE

Method: 95.0 percent LSD

TI LE Count LS Mean LS Sigma Homogeneous Groups

1:6 3 0.208781 0.00269804 X

1:1 3 0.265556 0.00822309 XX

1:5 3 0.297378 0.00407028 X

1:2 3 0.331952 0.00379783 XXX

1:3 3 0.342448 0.00518624 X

1:4 3 0.357053 0.0052368 X

Trang 6

Contrast Sig. Difference +/- Limits

-0.0663956 0.117405 1:1 - 1:2

* -0.0768918 0.0750643 1:1 - 1:3

* -0.091497 0.0787688 1:1 - 1:4

-0.0318219 0.0788952 1:1 - 1:5

0.0567751 0.0619489 1:1 - 1:6

-0.0104962 0.043055 1:2 - 1:3

-0.0251014 0.0393512 1:2 - 1:4

0.0345737 0.039225 1:2 - 1:5

* 0.123171 0.0562254 1:2 - 1:6

* -0.0146052 0.00872273 1:3 - 1:4

* 0.0450699 0.00877798 1:3 - 1:5

* 0.133667 0.0154107 1:3 - 1:6

* 0.0596751 0.00788488 1:4 - 1:5

* 0.148272 0.0187154 1:4 - 1:6

* 0.088597 0.018831 1:5 - 1:6

Chú thích: (*): Biểu thị sự khác biệt ý nghĩa thống kê.

Trang 7

PHỤ LỤC 4

ẢNH HƯỞNG CỦA LƯỢNG DẦU ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA

VSR – AS SO SÁNH VỚI HIỆU SUẤT HẤP PHỤ

C H X1 X2 X̅ ± SD H̅

2.52 0.252 0.2486 ± 0.0028 98.66

3.36 0.336 0.3202 ± 0.0139 95.30

4.2 0.42 0.3940 ± 0.0017 93.81

5.04 0.504 0.4288 ± 0.0023 85.08

5.88 0.588 0.4302 ± 0.0013 73.16

7.56 0.756 0.4474 ± 0.0112 59.18

0.2519 0.2468 0.2472 0.3252 0.3309 0.3045 0.3929 0.3959 0.3932 0.4264 0.4290 0.4231 0.4288 0.4314 0.4304 0.4370 0.4461 0.4592 99.96 97.94 98.10 96.79 98.48 90.63 93.55 94.26 93.62 84.60 85.12 85.52 72.93 73.37 73.20 57.80 59.01 60.74

Trong đó:

 C : Nồng độ dầu, (g/l)

: Lượng dầu trước hấp phụ, (g)  X1

: Lượng dầu hấp phụ, (g)  X2

 : Lượng dầu hấp phụ trung bình, (g) X̅

 SD : Độ lệch chuẩn

 H : Hiệu suất hấp phụ, (%)

: Hiệu suất hấp phụ trung bình, (%)  H̅

Trang 8

Analysis of Variance for HIEU SUAT HAP PHU - Type III Sums of Squares

Source Df P-Value Sum of Squares Mean Square F- Ratio

COVARIATES

0.24853 0.249 0.22 0.6506 1 LUONG DAU HAP PHU

MAIN EFFECTS

5 A:NONG DO 248.816 49.76 43.41 0.0000

RESIDUAL 12.609 11 1.146

3025.86 17 TOTAL (CORRECTED)

Multiple Range Tests for HIEU SUAT HAP PHU by NONG DO

Method: 95.0 percent LSD

NONG DO Count LS Mean LS Sigma Homogeneous Groups

7.56 57.1716 4.364 X 3

5.88 70.0331 3.133 X 3

5.04 72.9177 0.836 X 3

4.2 84.2699 0.619 X 3

3.36 90.8312 3.255 XXXX 3

2.52 100.9 4.835 XXXX 3

Trang 9

Contrast Sig. Difference +/- Limits

2.52 - 3.36 10.0685 200.814

2.52 - 4.2 16.6298 106.938

2.52 - 5.04 27.982 99.8281

30.8666 98.6678 2.52 - 5.88

2.52 - 7.56 43.7281 93.1486

3.36 - 4.2 6.56125 93.9025

3.36 - 5.04 17.9135 101.014

3.36 - 5.88 20.7981 102.174

3.36 - 7.56 33.6595 107.695

4.2 - 5.04 * 11.3522 7.36767

4.2 - 5.88 * 14.2368 8.49347

4.2 - 7.56 * 27.0983 13.9269

5.04 - 5.88 * 2.8846 2.24702

5.04 - 7.56 * 15.7461 6.9529

5.88 - 7.56 * 12.8615 5.84639

Chú thích: (*): Biểu thị sự khác biệt ý nghĩa thống kê.

Trang 10

PHỤ LỤC 5

KẾT QUẢ HẤP PHỤ DẦU CỦA VSR – AS Ở CÁC KÍCH THƯỚC HẠT KHÁC

NHAU

d X1 X2 X̅ ± SD

0.4028

< 0.15 0.42 0.4035 ± 0.0009 0.4045

0.4032

0.3996

0.15 - 0.3 0.42 0.3990 ± 0.0016 0.4001

0.3972

0.3529

0.3 - 0.5 0.42 0.3540 ± 0.0017 0.3559

0.3532

0.3404

> 0.5 0.42 0.3432 ± 0.0025 0.3444

0.3449

Trong đó:

 d : Kích thước hạt (mm)

: Lượng dầu trước hấp phụ (g)  X1

: Lượng dầu bị hấp phụ, (g)  X2

: Lượng dầu hấp phụ trung bình (g)  X̅

 SD : Độ lệch chuẩn

Trang 11

ANOVA Table for LUONG DAU HAP PHU by KICH THUOC HAT

Mean Source Sum of Squares Df F-Ratio P-Value Square

Between groups 0.00851025 0.0028 945.06 0.0000 3

Within groups 2.40133E-05 3E-06 8

Total (Corr.) 0.00853426 11

Multiple Range Tests for LUONG DAU HAP PHU by KICH THUOC HAT

Method: 95.0 percent LSD

KICH THUOC HAT Count Mean Homogeneous Groups

>0.5 3 0.343233 X

0.3-0.5 3 0.354 X

0.15-0.3 3 0.398967 X

<0.15 3 0.4035 X

Contrast Sig. Difference +/- Limits

0.15-0.3 - 0.3-0.5 * 0.0449667 0.0032621

0.15-0.3 - <0.15 * -0.00453333 0.0032621

0.15-0.3 - >0.5 * 0.0557333 0.0032621

0.3-0.5 - <0.15 * -0.0495 0.0032621

0.3-0.5 - >0.5 * 0.0107667 0.0032621

<0.15 - >0.5 * 0.0602667 0.0032621

Chú thích: (*): Biểu thị sự khác biệt ý nghĩa thống kê.

Trang 12

PHỤ LỤC 6

KẾT QUẢ HẤP PHỤ DẦU CỦA VSR – AS Ở CÁC MỐC THỜI GIAN

KHÁC NHAU

Thời gian X1 X2 X̅ ± SD

0.3146

0.3193 ± 0.0054 10 0.42 0.3252

0.3182

0.3545

0.3487 ± 0.015 20 0.42 0.3599

0.3316

0.3529

0.3540 ± 0.0017 30 0.42 0.3559

0.3532

0.3851

0.3653 ± 0.0204 40 0.42 0.3665

0.3443

0.3656

0.3672 ± 0.0255 50 0.42 0.3425

0.3935

0.3645

0.3712 ± 0.0059 60 0.42 0.3736

0.3756

Trong đó:

: Lượng dầu trước hấp phụ, (g)  X1

: Lượng dầu hấp phụ, (g)  X2

: Lượng dầu hấp phụ trung bình, (g)  X̅

 SD : Độ lệch chuẩn

Trang 13

ANOVA Table for LUONG DAU HAP PHU by THOI GIAN

Sum of Df Mean Square F-Ratio P-Value Source Squares

Between 0.00548592 5 0.00109718 4.83 0.0119 groups

Within 0.00272388 12 0.00022699 groups

Total (Corr.) 0.0082098 17

Multiple Range Tests for LUONG DAU HAP PHU by THOI GIAN

Method: 95.0 percent LSD

THOI GIAN Count Mean Homogeneous Groups

0.319333 X 3 10

0.348667 X 3 20

0.354 X 3 30

0.3653 X 3 40

0.3672 X 3 50

0.371233 X 3 60

Trang 14

Contrast Sig. Difference +/- Limits

-0.0293333 0.0268027 10 - 20 *

-0.0346667 0.0268027 10 - 30 *

-0.0459667 0.0268027 10 - 40 *

-0.0478667 0.0268027 10 - 50 *

-0.0519 0.0268027 10 - 60 *

-0.00533333 0.0268027 20 - 30

-0.0166333 0.0268027 20 - 40

-0.0185333 0.0268027 20 - 50

-0.0225667 0.0268027 20 - 60

-0.0113 0.0268027 30 - 40

-0.0132 0.0268027 30 - 50

-0.0172333 0.0268027 30 - 60

-0.0019 0.0268027 40 - 50

-0.00593333 0.0268027 40 - 60

-0.00403333 0.0268027 50 - 60

Chú thích: (*): Biểu thị sự khác biệt ý nghĩa thống kê.

Trang 15

PHỤ LỤC 7

VSR – AS HẤP PHỤ DẦU Ở CÁC MÔI TRƯỜNG CÓ pH KHÁC NHAU

pH X1 X2 X̅ ± SD

1.3 0.42 0.3086 ± 0.0065

3.8 0.42 0.3173 ± 0.0083

6,5 0.42 0.3394 ± 0.0060

7,2 0.42 0.3450 ± 0.0040

9.3 0.42 0.3977 ± 0.0072

10.7 0.42 0.3069 ± 0.0576

12 0.42 0.1676 ± 0.0229

0.3026 0.3077 0.3155 0.3099 0.3158 0.3263 0.3459 0.3383 0.3341 0.3409 0.3488 0.3453 0.4035 0.4000 0.3897 0.2405 0.3381 0.3422 0.1436 0.1701 0.1892

Trong đó:

: Lượng dầu trước hấp phụ, (g)  X1

: Lượng dầu hấp phụ, (g)  X2

: Lượng dầu hấp phụ trung bình, (g)  X̅

 SD : Độ lệch chuẩn

: Hiệu suất hấp phụ trung bình, (%)  H̅

Trang 16

ANOVA Table for LUONG DAU HAP PHU by pH

Sum of Mean Source Df F-Ratio P-Value Squares Square

Between groups 0.0902968 6 0.0150495 25.99 0.000

0.00057896 Within groups 0.00810553 14 7

Total (Corr.) 0.0984024 20

Multiple Range Tests for LUONG DAU HAP PHU by pH

Method: 95.0 percent LSD

Count Mean Homogeneous Groups pH

12 3 0.167633 X

10,7 3 0.306933 X

1,3 3 0.3086 X

3,8 3 0.317333 X

6,5 3 0.339433 X

7,2 3 0.345 X

9,3 3 0.397733 X

Trang 17

Contrast Sig. Difference +/- Limits

0.00166667 0.0421373 1,3 - 10,7

* 0.140967 0.0421373 1,3 - 12

-0.00873333 0.0421373 1,3 - 3,8

-0.0308333 0.0421373 1,3 - 6,5

-0.0364 0.0421373 1,3 - 7,2

* -0.0891333 0.0421373 1,3 - 9,3

* 0.0421373 0.1393 10,7 - 12

0.0421373 -0.0104 10,7 - 3,8

0.0421373 -0.0325 10,7 - 6,5

-0.0380667 0.0421373 10,7 - 7,2

* 0.0421373 -0.0908 10,7 - 9,3

* 0.0421373 -0.1497 12 - 3,8

* 0.0421373 -0.1718 12 - 6,5

* -0.177367 0.0421373 12 - 7,2

* 0.0421373 -0.2301 12 - 9,3

0.0421373 -0.0221 3,8 - 6,5

-0.0276667 0.0421373 3,8 - 7,2

* -0.0804 0.0421373 3,8 - 9,3

-0.00556667 0.0421373 6,5 - 7,2

* -0.0583 0.0421373 6,5 - 9,3

* -0.0527333 0.0421373 7,2 - 9,3

Chú thích: (*): Biểu thị sự khác biệt ý nghĩa thống kê.

Trang 18

Khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành Quản lý môi trường: Nghiên cứu khả năng hấp phụ dầu khoáng của vỏ sầu riêng bổ sung acid béo

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DẦU

KHOÁNG CỦA VỎ SẦU RIÊNG BỔ SUNG

ACID BÉO

Ngành

: Kỹ thuật môi trường

Chuyên ngành

: Quản lý môi trường

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DẦU

KHOÁNG CỦA VỎ SẦU RIÊNG BỔ SUNG

ACID BÉO

Ngành

: Kỹ thuật môi trường

Chuyên ngành

: Quản lý môi trường

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

MỤC LỤC

TỪ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

DANH MỤC HÌNH

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

) l / g m

( u ầ d ộ đ g n ồ N

) n ấ t ( n à r t u ầ d g n ợ ư L

Năm

CHƯƠNG 2. NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

)

%

( ụ h p p ấ h t ấ u s u ệ i H

) g ( ụ h p p ấ h u ầ d g n ợ ư L

Tỉ lệ

) g (

ì

m h c R S V g n ợ ư L

) g ( ụ h p p ấ h u ầ d g n ợ ư L

Tỉ lệ

)

%

( ụ h p p ấ h t ấ u s u ệ i H

) g ( ụ h p p ấ h u ầ d g n ợ ư L

Thể tích dầu gây nhiễm

) g ( ụ h p p ấ h u ầ d g n ợ ư L

Kích thước hạt (mm)

) g ( ụ h p p ấ h u ầ d g n ợ ư L

20 40 30 Thời gian hấp phụ (phút)

) g ( ụ h p p ấ h u ầ d g n ợ ư L

pH

/

A C

0,0000 0,5000 1,0000 1,5000 2,0000 2,5000 3,0000 3,5000 C

logC

A g o l

) g / g (

A

C (g/l)

KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC 1

KẾT QUẢ HẤP PHỤ DẦU CỦA VSR THÔ

PHỤ LỤC 2

KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DẦU CỦA VSR - AS

PHỤ LỤC 3

LƯỢNG VSR – AS CHÌM TRONG NƯỚC SO SÁNH VỚI LƯỢNG

DẦU HẤP PHỤ

PHỤ LỤC 4

ẢNH HƯỞNG CỦA LƯỢNG DẦU ĐẾN KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA

VSR – AS SO SÁNH VỚI HIỆU SUẤT HẤP PHỤ

PHỤ LỤC 7

VSR – AS HẤP PHỤ DẦU Ở CÁC MÔI TRƯỜNG CÓ pH KHÁC NHAU

Có thể bạn quan tâm

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu