Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường: Nghiên cứu than điều chế từ vỏ hạt macca xử lý kim loại nặng trong nước thải

Chia sẻ: Matroinho | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:107

Thêm vào BST

Báo xấu

33
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của luận văn "Nghiên cứu than điều chế từ vỏ hạt macca xử lý kim loại nặng trong nước thải" nhằm khảo sát hiệu quả xử lý ion kim loại trong nước thải bàng than điều chế từ vỏ hạt Macca và tìm ra các tác nhân biến tính tốt nhất; tìm giải pháp xử lý nước thải bằng nguyên liệu thân thiện môi trường và dễ sử dụng, có chi phí thấp và hiệu suất cao để sử dụng.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường: Nghiên cứu than điều chế từ vỏ hạt macca xử lý kim loại nặng trong nước thải

H TỈ H Ì H ƢƠ G TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT --------------- M I TH NH H NG NGHIÊN CỨU TH N ĐIỀU CHẾ TỪ VỎ HẠT MACCA XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC THẢI CHUYÊN NGÀNH: KHO HỌC MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ: 8440301 U N V N THẠC S NH DƯ NG – 2021 i
H TỈ H Ì H ƢƠ G TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT --------------- M I TH NH H NG NGHIÊN CỨU TH N ĐIỀU CHẾ TỪ VỎ HẠT MACCA XỬ LÝ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC THẢI CHUYÊN NGÀNH: KHO HỌC MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ: 8440301 U N V N THẠC S NGƯỜI HƯỚNG D N KHO HỌC: TS. ĐÀO MINH TRUNG NH DƯ NG - 2021 ii
LỜI C M ĐO N Tôi xin cam đoan s i u v k t quả nghiên c u trong u n văn v đ t i: “ nghiên c u than, đi u ch từ vỏ hạt macca xử lý kim loại nặng trong nƣớc thải” l trung th v hƣa h đƣ sử ng đ ảo v th v n o M i s gi p đ cho vi th hi n u n văn n đ đƣ ả ơn v thông tin tr h d n trong lu n văn đ đƣ h r ngu n g v đƣ ph p ông b Tôi xin ch u hoàn toàn trách nhi m n u có s không trung th c trong thông tin sử d ng trong công trình nghiên c u này. B nh ƣơng, ng th ng nă 2021 H viên th hi n i
LỜI CẢM N Trong qu tr nh h t p, nghiên c u v ho n thi n u n văn, tôi đ nh n đƣ s đ ng viên, khuy n kh h v tạo đi u i n gi p đ nhi t t nh c a th gi o, ô gi o, ạn đ ng nghi p v gia đ nh. Tôi b tỏ ng i t ơn sâu s tới khoa Khoa H T Nhiên, ph ng Sau ại H trƣ ng ại H Th u t v đặ bi t th ô gi o tr ti p giảng ạ c hu ên đ a to n h a h đ tạo đi u ki n, đ ng g p i n trong su t qu tr nh h t p v ho n th nh u n văn thạ s ặ i t, tôi xin tỏ ng i t ơn sâu s tới TS. o inh Trung ngƣ i đ tr ti p hƣớng n, t n t nh h ảo, gi p đ tôi ti n h nh c hoạt đ ng nghiên c u hoa h đ ho n th nh u n văn n y. Với th i gian nghiên c u n hạn h , u n văn hông tr nh hỏi nh ng thi u s t, tôi r t ong nh n đƣ i n đ ng g p hân th nh từ c th gi o, cô gi o ii
TÓM TẮT Ch t thải sinh kh i d i dào sẵn có từ nông nghi p có th dùng làm v t li u xử ôi trƣ ng hi u quả. Trong nghiên c u này, than sinh h c từ vỏ hạt Macca (MCN) đƣ c ch tạo thông qua quá trình cacbon hóa và bi n t nh ng c t nhân hóa h c l 2CO3, H2O2 v H3PO4. K t quả là than MCN bi n t nh đƣ c sử d ng làm ch t h p ph đ loại bỏ ion kim loại Cu2+ ra khỏi dung d h nƣớc. K t quả cho th y than sinh h c MCN bi n t nh có khả năng h p ph ion kim loại cao. Khi than sinh h C đƣ c bi n t nh b ng K2CO3, hi u su t h p ph Cu2+ là 84,02%. Khi bi n t nh ng H3PO4, hi u su t h p ph Cu2+ là 95,92%. C n khi bi n t nh ng H2O2, hi u su t h p ph Cu2+ là 79,33%. Ảnh hƣởng c a pH, n ng đ ch t h p ph và th i gian h p ph đ n hi u su t loại bỏ Cu2+ trong nƣớc thải giả đ nh đ đƣ c đ nh gi t quả khảo s t than sinh h c MCN bi n t nh cho hi u su t loại bỏ Cu2+ cao nh t hi pH c a dung d ch, li u ƣ ng ch t h p ph và th i gian h p ph l n lƣ t là 5; 1,8 g/L và 30 phút. ABSTRACT The abundant biomass waste available from agriculture can be used as an effective environmental treatment material. In this study, biochar from the Macca seed coat (MCN) is produced through the process of carbonization and denatured by chemical agents such as K2CO3, H2O2 and H3PO4. As a result, the denatured MCN coal is used as an adsorbent to remove the toxic metal ion, Cu2+, from aqueous solution. The results showed that modified MCN biochar has a high ability to adsorb toxic metal ions. When the biochar MCN was modified by K2CO3, the adsorption efficiency of Cu2+ was 84.02%. When modified by H3PO4, the adsorption efficiency of Cu2+ is 95.92%. When modified by H2O2, the adsorption efficiency of Cu2+ is 79.33%. The effects of pH, adsorbent concentration and adsorption time on Cu2+ removal efficiency in aqueous solution were evaluated. Survey results of denatured MCN biochar for Cu2+ removal efficiency are highest when the pH of the solution, the dose of the adsorbent and the adsorption time are 5 respectively; 1.8 g / L and 30 minutes. iii
MỤC ỤC ỜI C M ĐO N .................................................................................................. i ỜI CẢM N ....................................................................................................... ii MỤC ỤC ............................................................................................................ iv D NH MỤC ẢNG ..............................................................................................x D NH MỤC H NH ............................................................................................ xii MỞ ĐẦU ................................................................................................................1 1. o h n đ tài:................................................................................................1 2. M c tiêu nghiên c u ...........................................................................................2 3. i tƣ ng v phạ vi nghi n u.......................................................................3 CHƯ NG 1: TỔNG QU N TÀI IỆU .............................................................4 1.1. Tổng quan v than v â Macca: ....................................................................4 1.1.1. Mô tả cây Macca .........................................................................................4 1.1.2. Ứng d ng c a vỏ Macca ...............................................................................6 1 1 3 Hi n trạng sản u t a a ở Vi t a ........................................................7 1.2. Tổng quan v oại than: .............................................................................8 1 2 1 Than thƣ ng (than c i): ................................................................................8 1 2 2 Than : .......................................................................................................8 1 2 3 Than hoạt t nh ...............................................................................................9 1231 h ng thông s a than hoạt t nh ............................................................9 h thƣớc, th tích lỗ x p và di n tích b mặt riêng .............................................9 Ch s iot ...............................................................................................................10 1232 C phƣơng ph p đi u h than hoạt t nh ................................................12 1233 C u t ảnh hƣởng trong qu tr nh đi u h than hoạt t nh ................16 1 2 3 5 Ứng ng ................................................................................................16 1.3. Tổng quan v kim loại ng .........................................................................17 1.3.3. M t vài nét v nƣớc thải có ch a kim loại đ ng ........................................20 iv
1.3.4. C phƣơng ph p ử lý Cu2+.......................................................................23 1 3 4 1 Phƣơng ph p h a .................................................................................24 1.4. Tình hình nghiên c u trên th giới và tại Vi t nam v than hoạt t nh từ vỏ a a v than hoạt t nh ử lý ion Cu2+ ................................................................33 1.4.1. Trên th giới ................................................................................................33 1.4.2. Tại Vi t Nam ...............................................................................................34 2.1. V t li u và thi t b nghiên c u .......................................................................38 211 i tƣ ng th nghi ..................................................................................38 2 1 2 V t i u ........................................................................................................38 2.1.3. Thi t b , d ng c .........................................................................................38 2.1.4. Danh m c hóa ch t sử d ng ........................................................................39 2.2. N i dung và phƣơng pháp nghiên c u ...........................................................39 2.2.1. N i dung nghiên c u. ..................................................................................39 2.2.2. tr th nghi v phƣơng ph p th hi n ..............................................42 2.2.2.1. i u ch than i n t nh từ vỏ hạt Macca .................................................42 2.2.2.2. Khảo sát khả năng ử lý KLN Cu2+ c a than bi n tính bởi tác nhân hóa h c K2CO3, H2O2, H3PO4 (khảo sát pH, li u ƣ ng, th i gian). ...........................45 a hảo s t pH t i ƣu ............................................................................................46 hảo s t i u ƣ ng than hoạt tính t i ƣu ..........................................................47 hảo s t th i gian t i ƣu ...................................................................................47 2 2 3 Phƣơng ph p nghi n u ............................................................................48 2.2.3.1. Phƣơng ph p thu th p thông tin, k thừa tài li u .....................................48 2 2 3 2 Phƣơng ph p y m u và bảo quản m u ..................................................48 2 2 3 3 Phƣơng ph p đo đạc và phân tích m u ....................................................49 2 2 3 4 Phƣơng ph p ử s i u .......................................................................49 CHƯ NG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO U N .....................................................50 3.1. Khảo sát khả năng xử lý KLN Cu2+ c a than bi n tính bởi tác nhân hóa h c K2CO3 ....................................................................................................................50 311 hảo s t pH th h h p ho qu tr nh ử .................................................50 3.1.2. hảo s t i u ƣ ng th h h p ho qu tr nh ử .....................................51 v
313 hảo s t th i gian th h h p ho qu tr nh ử ........................................53 3.2. Khảo sát khả năng ử lý KLN Cu2+ c a than bi n tính bởi tác nhân hóa h c H2O2 ......................................................................................................................55 321 hảo s t pH th h h p ho qu tr nh ử .................................................55 3.2 2 hảo s t i u ƣ ng th h h p ho qu tr nh ử .....................................56 323 hảo s t th i gian th h h p ho qu tr nh ử ........................................58 3.3. Khảo sát khả năng ử lý KLN Cu2+ c a than bi n tính bởi tác nhân hóa h c H3PO4 ....................................................................................................................59 331 hảo s t pH th h h p ho qu tr nh ử .................................................59 3.3 2 hảo s t i u ƣ ng th h h p ho qu tr nh ử .....................................61 333 hảo s t th i gian th h h p ho qu tr nh ử ........................................62 3.4. So sánh k t quả nghiên c u than MCN bi n từ tác nhân hóa h c K2CO3, H2O2 và H3PO4 ......................................................................................................64 3.4.1. So s nh ảnh hƣởng a pH ung h đ n hi u su t h p ph a than C i n t nh từ tác nhân hóa h c K2CO3, H2O2 và H3PO4 ...............................64 3 4 2 So s nh ảnh hƣởng a i u ƣ ng đ n hi u su t h p ph a than C i n t nh từ tác nhân hóa h c K2CO3, H2O2 và H3PO4 .........................................66 3 4 3 So s nh ảnh hƣởng a th i gian đ n hi u su t h p ph a than C i n t nh từ tác nhân hóa h c K2CO3, H2O2 và H3PO4 .........................................67 3.5. Hình ảnh SEM và Phổ FTIR c a Than sinh h c MCN i n t nh t t nh t ng t nhân H3PO4. ............................................................................................69 3 6 Thảo u n: ......................................................................................................70 CHƯ NG 4. KẾT U N VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................71 41 T U ....................................................................................................71 42 I GH ...................................................................................................71 TÀI IỆU TH M KHẢO ..................................................................................72 PHỤ ỤC .............................................................................................................77 vi
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BET: Brunauer emmet teller FTIR: Fourrier transformation infrared KCN: Khu công nghi p KLN: Kim loại nặng MCN: Vỏ hạt Macca QCVN: Qu hu n Vi t a SEM: Scanning electron microscope TCVN: Tiêu chu n Vi t a TEM: Transmission electron microscopy XRD: X-ray diffraction vii
D NH MỤC ẢNG Bảng 1. 1: Thành ph n hóa h c c a vỏ hạt Macca ................................................ 6 Bảng 1. 2: Quy chu n Vi t Nam v nƣớc thải công nghi p ............................. 19 Bảng 1 3: ng đ ô nhi trong nƣớ thải i ạ ở Vi t a ........................ 21 Bảng 1 4: H ƣ ng m t s trong nƣớc thải c a m t s làng ngh tái ch kim loại (mg/l) ............................................................................................. 23 Bảng 1. 5: pH tại đi m b t đ u k t t a c a kim loại ............................................ 26 ảng 2 1: Thi t b , d ng c nghiên c u .............................................................. 38 ảng 2 2: H a h t c n dùng .............................................................................. 39 ảng 2 3: Phƣơng ph p phân t h u ............................................................... 49 ảng 3 1: t quả hảo s t pH c a than bi n tính bởi tác nhân hóa h c K2CO3 50 ảng 3 2: t quả hảo s t i u ƣ ng a than bi n tính bởi tác nhân hóa h c K2CO3 .......................................................................................................... 51 ảng 3 3: t quả hảo s t th i gian h p ph c a than bi n tính bởi tác nhân hóa h c K2CO3 ................................................................................................... 53 ảng 3 4: t quả hảo s t pH a than bi n tính bởi tác nhân hóa h c H2O2 .. 55 ảng 3 5: t quả hảo s t i u ƣ ng a than bi n tính bởi tác nhân hóa h c H2O2 ............................................................................................................. 56 ảng 3 6: t quả hảo s t th i gian h p ph a than bi n tính bởi tác nhân hóa h c H2O2 ...................................................................................................... 58 ảng 3 7: t quả hảo s t pH c a than bi n tính bởi tác nhân hóa h c H3PO4 60 ảng 3 8: t quả hảo s t i u ƣ ng a than bi n tính bởi tác nhân hóa h c H3PO4 .......................................................................................................... 61 ảng 3. 9: t quả hảo s t th i gian h p ph a than bi n tính bởi tác nhân hóa h c H3PO4 .................................................................................................... 63 ảng 5 1: So s nh ảnh hƣởng a pH ung h đ n n ng đ Cu2+ h p ph a than C i n t nh từ t nhân hóa h c K2CO3, H2O2 và H3PO4 ....... 77 ảng 5. 2: So s nh ảnh hƣởng a i u ƣ ng đ n n ng đ Cu2+ h p ph a than MCN i n t nh từ t nhân h a h c K2CO3, H2O2 và H3PO4.............. 77 x
ảng 5 3: So s nh ảnh hƣởng a th i gian đ n n ng đ Cu2+ h p ph a than C i n t nh từ t nhân h a h c K2CO3, H2O2 và H3PO4.............. 77 ảng 5 4: So s nh ảnh hƣởng a pH đ n hi u su t h p ph a than C i n t nh từ t nhân hóa h c K2CO3, H2O2 và H3PO4........................................ 78 ảng 5 5: So s nh ảnh hƣởng a i u ƣ ng đ n hi u su t h p ph a than MCN i n t nh từ t nhân h a h c K2CO3, H2O2 và H3PO4 ..................... 78 ảng 5 6: So s nh ảnh hƣởng a th i gian đ n hi u su t h p ph a than C bi n t nh từ t nhân h a h c K2CO3, H2O2 và H3PO4 ................................ 78 ảng 5 7: T nh to n ảnh hƣởng a pH đ n n ng đ Cu II h p ph a than C i n t nh từ t nhân 2CO3 .............................................................. 79 ảng 5 8: T nh to n ảnh hƣởng a th i gian đ n n ng đ Cu II h p ph a than C i n t nh từ t nhân K2CO3 ...................................................... 79 ảng 5. 9: T nh to n ảnh hƣởng a i u ƣ ng đ n n ng đ Cu II h p ph a than C i n t nh từ t c nhân K2CO3 ............................................... 80 ảng 5 10: T nh to n ảnh hƣởng a pH đ n n ng đ Cu II h p ph a than C i n t nh từ t c nhân H2O2 ................................................................. 81 ảng 5 11: T nh to n ảnh hƣởng a th i gian đ n n ng đ Cu II h p ph a than C i n t nh từ t nhân H2O2 .................................................. 81 ảng 5 12: T nh to n ảnh hƣởng a i u ƣ ng đ n n ng đ Cu II h p ph a than C i n t nh từ t nhân H2O2 .................................................. 82 ảng 5 13: T nh to n ảnh hƣởng a pH đ n n ng đ Cu II h p ph a than MCN bi n t nh từ t nhân H3PO4 .............................................................. 83 ảng 5 14: T nh to n ảnh hƣởng a th i gian đ n n ng đ Cu II h p ph c a than MCN bi n t nh từ t c nhân H3PO4 ................................................ 83 ảng 5 15: T nh to n ảnh hƣởng a i u ƣ ng đ n n ng đ Cu II h p ph a than C i n t nh từ t nhân H3PO4 ......................................................... 84 xi
DANH MỤC H NH H nh 1 1 - Cây Macca ........................................................................................... 5 H nh 1 2 - Macca ....................................................................................... 6 H nh 1. 3 - ................................................................................................... 17 H nh 2 1 - Sơ đ điều chế iế ừ v h t Macca ................................. 42 H nh 2 2 - Sơ đ bố trí thí nghiệm khảo sát khả nă g xử lý KLN Cu2+ của than biến tính bởi tác nhân hóa học K2CO3 ........................................................ 45 H nh 2 3 - Sơ đ bố trí thí nghiệm khảo sát khả ă xử lý KLN Cu2+ của than biến tính bởi tác nhân hóa học H2O2........... Error! Bookmark not defined. H nh 2 4 - Sơ đ bố trí thí nghiệm khảo sát khả ă xử lý KLN Cu2+ của than biến tính bởi tác nhân hóa học H3PO4 ........ Error! Bookmark not defined. 2+ H nh 3. 1 - ế ả ả ả ở ủ iệ xử ..................................................................................................................... 50 H nh 3 2 - ế ả ả ả ở ủ iề gt iệ xử 2+ KLN Cu ................................................................................................. 52 H nh 3 3 - ế ả ả ả ở ủ i i iệ xử 2+ Cu ............................................................................................................. 54 2+ H nh 3 4 - Kết q ả ả ả ở ủ iệ xử ..................................................................................................................... 55 H nh 3 5 - ế ả ả ả ở ủ iề iệ xử 2+ LN Cu ................................................................................................. 57 H nh 3 6 - ế ả ả ả ở ủ i i iệ xử 2+ Cu ............................................................................................................. 59 2+ H nh 3 7- ế ả ả ả ở ủ iệ xử ..................................................................................................................... 60 H nh 3 8 - ế ả ả ả ở ủ iề iệ xử 2+ ................................................................................................. 62 H nh 3 9 - ế ả ả ả ở ủ i i iệ xử 2+ Cu ............................................................................................................. 63 H nh 3. 10 – S ả ở ề dị đến s h p phụ Cu2+ ủ iế ừ ọc K2CO3, H2O2 và H3PO4 ..................... 64 xii
H nh 3. 11 – S ả ở ề iề đến s h p phụ Cu2+ ủ M iế ừ hóa học K2CO3, H2O2 và H3PO4 ..................... 66 H nh 3. 12 – S ả ở ề i i đến s h p phụ Cu2+ ủ iế ừ ân hóa học K2CO3, H2O2 và H3PO4 ............................... 67 H nh 3 13 - (a) Hình ảnh SEM và (b) Phổ FTIR của than MCN biến tính ......... 69 xiii
MỞ ĐẦU 1. L do chọn đề tài: Với m c tiêu phát tri n đ t nƣớc, Chính ph có nh ng chính sách thu hút đ u tƣ, xây d ng các khu công nghi p Vi t Nam theo hƣớng công nghi p hóa. Càng ngày càng nhi u các doanh nghi p trong và ngoài nƣớc tì đ n đ u tƣ i u này mang đ n m t di n mạo mới cho Vi t Nam. Tuy nhiên kéo theo đ , tình trạng ô nhi m môi trƣ ng cũng trở nên nh c nh i. Nh ng tranh cãi liên quan đ n ô nhi ôi trƣ ng ngà ng gia tăng trong đ i s ng on ngƣ i và trong h sinh th i ặc bi t là tình trạng ô nhi m ngu n nƣớc ngày càng gia tăng nhanh chóng do nƣớc thải từ các ngành công nghi p. Cách duy nh t đ tìm ngu n nƣớc mới là tái sử d ng nƣớc thải đ qua ử lý. Các kim loại nặng nhƣ Zn, Cu, P , Ni, Cd, Hg… gây ra các v n đ môi trƣ ng khác nhau d a trên đ c tính c a chúng. Theo Carolin et al. (2017), th nh ng kim loại nặng n s gây ra nh ng nguy hại nghiêm tr ng đ n s c khỏe con ngƣ i với nhi u b nh t t nguy hi m. o đ , nó là m t m i quan tâm lớn v ôi trƣ ng. Do m i quan tâm này, t m quan tr ng c a vi c phát tri n công ngh loại bỏ kim loại nặng đ đƣ c tăng n. Nh ng giải pháp xử nƣớc ô nhi m i oại nặng thƣ ng p d ng và k t h p các phƣơng pháp nhƣ: k t t a, sử d ng màng l c, xử lý hóa h c, th m th u ngƣ , đi n hóa xử lý và h p ph (Vardhan et al., 2019). Trong s các phƣơng ph p này, s h p ph đ đƣ c ch ng minh là con đƣ ng hi u quả đ loại bỏ ion đ c hại từ nƣớc b ô nhi m vì hoạt đ ng th p chi phí, hi u su t cao, đơn giản, thân thi n với ôi trƣ ng v đâ ũng xu th đƣ c quan tâm nghiên c u nhi u tr n th giới (Kurniawan et al., 2012). Nh ng nguyên li u nhƣ: vỏ tr u, c oại hạt, gáo dừa, tre, gỗ,.. đƣ c sử d ng đ sản u t than sinh h đ ang lại hi u quả ao trong vi loại bỏ ion kim loại (Cataldo et al., 2018). Ngoài nh ng nguyên i u trên, thì than hoạt tính còn đƣ c làm từ m t nguyên li u ít phổ bi n hơn đó là vỏ hạt Macca. Hạt Macca đƣ c các nhà th c v t h c phát hi n l n đ u tiên ở Nam Úc vào nă 1857, v sau đó, n đ đƣ c 1
tr ng r ng rãi trên toàn th giới nhƣ t sản ph m nông nghi p có giá tr cao. Khoảng 70–77% tr i Macca là vỏ, ngh a à trung bình m t t n hạt Macca tạo ra khoảng ba t n vỏ Fan. F et al., 2018). Với sản ƣ ng ƣớc tính h ng nă 44.000 t n hạt a a th c hơn 120.000 t n vỏ hạt Macca b v t bỏ nhƣ h t thải r n mỗi nă M t ƣ ng lớn ch t thải r n này c n đƣ c xử lý hoặc có th đƣ c sử d ng cho các ng d ng (Bada. S et al., 2015). Ngo i ra, từ t quả nghiên c u v vỏ hạt Macca c a ts t giả nhƣ: C. A. Toles et al. (1998), o n Nguy n Ho ng nh v s. (2018), o inh Trung. (2019), o inh Trung v cs. (2020) đ u ho th hi u quả ử h t ô nhi trong nƣớ thải r t t t V v , vi c nghi n u mở r ng v than hoạt t nh từ vỏ hạt Macca quan tr ng trong vi giả hi ph , tăng hi u quả v hả năng h p ph i oại nặng a than. Vì v y đ tài: “nghiên cứu than điều chế từ vỏ hạt Macca xử lý kim loại nặng trong nước thải.” l c n thi t. 2. Mục tiêu nghiên cứu * Mục tiêu chung: - Khảo s t hi u su t xử i oại nặng trong nƣớ thải ng v t li u h p ph ch tạo từ vỏ hạt Macca. * Mục tiêu cụ thể: - Khảo s t hi u su t ử Cu2+ trong nƣớ thải giả đ nh a than vỏ hạt Macca bi n t nh b ng t nhân h a h 2CO3, H2O2 v H3PO4. -T ra t nhân bi n t nh t t nh t c a than vỏ hạt acca đ xử l nƣớc thải ô nhi m KLN Cu2+. - Tìm ra đi u ki n (pH, li u ƣ ng than, th i gian h p ph ) t i ƣu ho qu tr nh ử ô nhi m. - Khảo s t hi u quả xử ion kim loại Cu2+ trong nƣớ thải b ng than đi u h từ vỏ hạt acca v t m ra t nhân bi n t nh t t nh t. - Tìm giải pháp xử lý nƣớ thải ng nguyên li u thân thi n ôi trƣ ng và sử ng, chi phí th p v hi u su t ao đ p ng. 2
3. Đối tượng v phạ vi nghiên cứu * Đối tượng nghiên cứu: Do th i gian c hạn v trong phạ vi nghiên đ t i u n văn thạ s nên ngƣ i nghiên c u ch ti n h nh nghiên c u v khảo s t đ i với: + Nƣớ giả đ nh ch a ion Cu2+ c n ng đ 30 mg/l tại phòng thí nghi trƣ ng ại h Th u t. + Than vỏ hạt Macca bi n t nh b ng t nhân h a h 2CO3, H2O2 v H3PO4. * Phạ vi nghiên cứu - Do th i gian v đi u i n nghiên c u hạn nên đ t i h giới hạn nghiên c u đ i với nƣớ thải giả đ nh ch a ion kim loại Cu2+. - V t li u: Vỏ ac a đƣ tại nh h i n nhân Mac a hu n ảo , t nh â ng, Vi t a . - Thí nghi đƣ c ti n hành ở quy mô phòng thí nghi m - Các nghiên c u đƣ c th c hi n và phân tích tại Trƣ ng ại h c Th D u M t v Vi n Nghiên C u V t i u (phƣ ng Thạnh L , qu n 12, tp HC . 3
CHƯ NG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tổng quan về than và cây Macca: 1.1.1. Mô tả cây Macca Theo nghiên c u c a t giả Nguy n Công Tạn. (2005), th Cây Macca đƣ c các nhà th c v t h c phát hi n l n đ u tiên ở Nam Úc v o năm 1857, v sau đ , nó đ đƣ c tr ng r ng rãi trên toàn th giới. Cây Macca là tên g i từ cách phiên âm trong ti ng Vi t c a chi th c v t có danh pháp khoa h c Macadamia, g m nhi u cây thân gỗ có ngu n g c từ hâu ại ƣơng, thu c h Proteaceae. C n trong o o nghiên c u at giả Hoàng Hòe. (2015), với t a đ : “ Ng nh ông nghi p a a trên th giới v nh ng ih ho Vi t a ” th cho th cây Mac a đƣ đƣa vào tr ng ở nƣớc ta từ nă 1994, đ n nay Vi t Nam là nƣớc đ ng th 11 trong 17 nƣớc có di n tích cây m c ca lớn nh t trên th giới. ƣ c tr ng thử nghi đ u tiên tại Ba Vì (Hà N i sau đ đƣ c tr ng thử nghi m tại Con Cuông (Ngh An), Tr ng nh (Lạng Sơn), Uông Bí (Quảng Ninh), Mai Sơn Sơn a), ng Hới (Quảng Bình), Krông ăng ( c L , P ao c Nông), ại Lải V nh Phúc). Sau khi B Nông nghi p và Phát tri n nông thôn công nh n m t s gi ng M c ca mới, D n: “Xây d ng mô hình tr ng thâm canh cây Macca t i Tây Bắc và Tây Nguyên” ây d ng đƣ c các mô hình sử d ng gi ng M c a gh p năng su t cao, các gi ng đã đƣ c công nh n sinh trƣởng phát tri n t t, phù h p với vùng Tây B c và Tây Nguyên. Tại Vi t Nam, có nhi u vùng khí h u với di n tích lớn hàng tri u h ta, đáp ng đƣ c yêu c u khí h u và thổ nhƣ ng này. Qua th c t phát tri n M a, đ h ng tỏ vùng Tây Nguyên và Tây B c c a Vi t Nam r t phù h p với cây m c ca. Ngoài ra, có th có m t s ti u vùng mi n núi cao phía Tây c a các t nh Quảng Nam, Quảng Ngãi, Quảng Tr , Ngh An, Thanh Hóa và phía Tây c a nhi u t nh khác đi u ki n khí h u mát mẻ, á nhi t đới ũng có th phát tri n đƣ c m c ca. Sản ph m có giá tr kinh t là quả M c ca. Tuổi th kinh doanh khoảng 40-60 nă ặ đi m chung c a loài là r c c kém phát tri n. Cây có tán r ng, r nông vì v y cây ch u gió bão kém. C n trong nghiên c u a C.A.Toles et al. (1998) cho th cây Macca là cây gỗ lớn thƣ ng xanh cao tới 18m, tán r ng tới 15m. Cây Macca có hai loại là Macca vỏ hạt nhám (Macadamia tetraphylla) và vỏ hạt nhẵn (Macadamia integrifolia). Lá có hai loại là mép nguyên và lá có mép răng ƣa Hoa nở r từ th ng 12 đ n tháng 2 4
năm sau (có khi kéo i đ n tháng 4), hoa t bông dài từ 15-25cm, mỗi chùm hoa ch đ u từ 5-14 quả. Hoa màu tr ng hay h ng. Hoa M c ca không phát ở đ u cành mà m c ra từ nách lá cành 1,5-2 tuổi hoàn to n đ c l p với phát l c cành non. Quả h nh tr i đ o hoặc tròn nhƣ hòn bi, khi chín vỏ quả ngoài b t đ u hô v hơi n t v n còn màu xanh vỏ quả trong bi n đổi từ màu tr ng hoặc nâu nhạt sang màu nâu th m, bên trong vỏ ngoài c a quả xu t hi n nh ng ch đen, ngoài quả xu t hi n nh ng ch đen Ph n lớn các dòng m c ca hi n nay khi chín quả Macca s t r ng xu ng (trừ dòng OC). Vỏ hạt màu nâu r t c ng, nhân hạt màu tr ng s a. H nh 1. 1 - Cây Macca hi t đ v đ không khí, đây 2 u t tiên qu t s qu t đ nh đ n vi câ a có th ra hoa, t quả đƣ hay không tại t vùng th n o đ v ũng chính là nguyên nhân h u hạn h vi ở r ng khu v tr ng tr n th giới hi t đ đ cây sinh trƣởng a h n vùng gây tr ng nhi t đ hông th p hơn 130C và không cao hơn 320C (nhi t đ t t nh t cho sinh trƣởng là 20-250C). (Bada.S et al.,(2015). Trái Macca là loại quả giàu giá tr dinh ƣ ng, có ch a nhi u vitamin, acid béo không no, protein và các ch t khoáng. Trong protein c a nhân m c ca có hơn 20 loại acid amin, trong đó có 10 acid amin không th thay th …Hàm lƣ ng lipid trong nhân m c ca chi m khoảng 78,20%, trong đ acid béo không no chi m 84% tổng lipid (Ahmadpour et al., 1997). 5
H nh 1. 2 - V Macca Bảng 1. 1: Thành ph n hóa h c c a vỏ hạt Macca Th nh phần Khối ượng % Cacbon 47 - 49 Oxi 46,52 Hidro 6,10 Tro 0,22 Nito 0.36 (Bada.S et al., 2015). 1.1.2. Ứng dụng của vỏ Macca Làm than hoạt tính: Vỏ Macca có th đƣ đ t ở nhi t đ r t cao đ tạo ra than và than hoạt t nh Sau đ h ng ta th dùng than Carbon n y đ l nƣớc và không khí. Làm phân bón và mùn: Vỏ hạt Mac a đƣ c đ t phân h y, sau đ sử d ng trong nh vƣ n giúp gi m và hạn ch s tăng trƣởng c a cỏ dại. Nó ũng có th đƣ c sử d ng làm phân bón lại ho vƣ n ƣơ a ca vì vỏ ch a các ch t dinh trả lại cho đ t tr ng cây mới. Sản xu t nh a xanh: Vỏ hạt Mac a đ qua h bi n có th đƣ c sử d ng đ sản xu t các loại nh a thân thi n với ôi trƣ ng đƣ c nghi n thành b t m n, sau đ tr n với m t po er đ tạo ra m t loại ch t dẻo. Ch t dẻo xanh từ vỏ Macca là m t s đổi mới và ch y u đƣ c sử d ng cho ngành hàng th công. Mặc dù chúng là ngu n tái tạo, nhƣng sản xu t tƣơng đ i khó hăn, t n kém và ch t ƣ ng 6
sản ph m cu i cùng quá th p đ ng th i không phù h p với sản xu t hàng loạt. Nhiên li u, ch t đ t đ n u ăn: H ƣ ng d u trong vỏ Macca cao làm cho chúng cháy t t và nóng, do đ ta th sử d ng n nhƣ t ngu n nhiên li u đ n u ăn n th đƣ c sử d ng làm than đ nƣớng vì lửa s cháy lâu và khói hông đ lại mùi khó ch u cho th c ph m. Sản xu t đi n xanh: Các công ty ở Úc, New Zealand và Hawaii hi n đang thử nghi m vỏ Mac a đ t đ sản xu t đi n sinh thái. Nó đƣ đun trong n i hơi v hơi nƣớc đƣ c sử d ng đ phát đi n. ( Bada.S et al., 2015). 1.1.3. Hi n trạng sản uất Macca ở Vi t Na Vi t Nam, Cây m c ca b t đ u đƣ c tr ng tại Tây B c từ nă 2002 Sau 10 nă nghiên c u, thử nghi m trên hàng loạt vùng đ a lý và khí h u c a Vi t Nam, các nhà nghiên c u đ đ nh đƣ c hai vùng có th tr ng đƣ c m a, đ là Tây B c và Tây Nguyên. â hai vùng h h u đặc bi t thu n l i cho cây m c ca sinh trƣởng v ho năng su t cao. Hai vùng khí h u này có th i ti t lạnh v mùa xuân (14 - 17°C đi u ki n c n đ cây ra hoa và không ƣa phùn đi u ki n đ hoa th ph n và k t quả. Trong th i gian qua, Tổng c c Lâm nghi p - B Nông nghi p v PT T đ h đạo các ơ quan chuyên ngành th c hi n các nghiên c u ơ ản v cây m a nhƣ nh p gi ng, khảo nghi m tính thích ng c a các gi ng thƣơng mại, kỹ thu t tr ng, hă s , nhân gi ng, kỹ thu t bảo quản sau thu h i, sơ h và ch bi n… ng th i B Nông nghi p và PT T ũng ti n hành l p quy hoạch phát tri n cây m c ca ở Tây Nguyên và Tây B n nay đ 10 gi ng m c ca đƣ c B Nông nghi p và PTNT công nh n đ phát tri n vào sản xu t tại rông ăng c L c) và Ba Vì (Hà N i) Trong đ , 3 gi ng qu c gia (dòng OC, 246 và 816), 7 gi ng ti n b kỹ thu t (dòng Daddow, 842, 849, 741, 800, 900, 695). Tuy nhiên, cả 10 gi ng đƣ c công nh n n ũng ới ch phù h p ở nh ng nơi tr ng khảo nghi ƣớc đ u có th nh n đ nh, trong các mô hình khảo nghi m thì cây m c ca có khả năng sinh trƣởng và phát tri n t t, nhƣng tr ng đại tr th hƣa hẳng đ nh đƣ c. Trong hai vùng quy hoạch là Tây Nguyên và Tây B đƣ c xem là thích h p đ i với cây m c a nhƣng h c ch n ũng t s nơi hông th tr ng. Qua nh ng khảo sát, khảo nghi m, nghiên c u, nh ng nơi n o h u ảnh hƣởng c a gi phơn gi o, đa hình d , đ t c n cỗi quá thì không th tr ng cây m a đƣ c. 7