NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THAN BIẾN TÍNH TỪ LÕI NGÔ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC SINH HOẠT

I. GIỚI THIỆU VỀ LUẬN ÁN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THAN BIẾN TÍNH TỪ LÕI NGÔ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC SINH HOẠT

Than hoạt tính được chế tạo từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau, trong đó tận dụng các vật liệu thải từ phụ phẩm nông nghiệp đang là một xu hướng nghiên cứu và ứng dụng được nhiều nhà khoa học quan tâm. Đối với lõi ngô dạng phụ phẩm nông nghiệp đã được một số tác giả trên thế giới nghiên cứu, chế tạo thành than sinh học và than hoạt tính ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ và một vài tác nhân khác trong nước.

Xây dựng được quy trình chế tạo than sinh học, than sinh học biến tính, than hoạt tính biến tính từ phụ phẩm nông nghiệp là lõi ngô thải. Đánh giá được đặc trưng vật lý và hóa học của than sinh học biến tính và than hoạt tính. Áp dụng than sinh học biến tính, than hoạt tính để loại bỏ amoni trong nước giả định và nước thải thực tế trong nước thải theo kỹ thuật hấp phụ tĩnh và kỹ thuật hấp phụ cột

II. MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ………………………………………………………….. 1

Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ……………………… 4

1.1. Hiện trạng ô nhiễm amoni trong nước ngầm và các phương pháp xử lý … 4

1.1.1. Hiện trạng ô nhiễm amoni trong nước ngầm ……………. 4

1.1.2. Các phương pháp xử lý amoni ………………………………… 6

1.2. Tổng quan về quá trình hấp phụ …………………………………. 16

1.2.1. Kỹ thuật hấp phụ tĩnh ……………………………………………… 16

1.2.2. Kỹ thuật hấp phụ động ……………………………………………. 21

1.3. Tổng quan về than sinh học ………………………………………… 22

1.3.1. Nguyên liệu để sản xuất than sinh học …………………….. 23

1.3.2. Phương pháp chế tạo than sinh học ………………………… 24

1.3.3. Một số phương pháp biến tính bề mặt than sinh học…. 26

1.3.4. Đặc tính của than sinh học, than biến tính ………………… 29

1.3.5. Ứng dụng của than sinh học trong xử lý môi trường ….. 32

1.3.6. Tổng hợp các nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam về phương

pháp sử dụng than sinh học, than biến tính để xử lý amoni trong nước … 35

Chương 2.

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ……. 40

2.1. Đối tượng nghiên cứu …………………………………………………… 40

2.2. Hóa chất, vật liệu, dụng cụ và thiết bị sử dụng ………………. 40

2.2.1. Hóa chất, vật liệu ……………………………………………………… 40

2.2.2. Thiết bị và dụng cụ ……………………………………………………. 41

2.3. Phương pháp nghiên cứu ……………………………………………… 41

2.3.1. Thực nghiệm chế tạo vật liệu …………………………………….. 41

2.3.2. Thực nghiệm khảo sát khả năng hấp phụ amoni của than biến tính … 46

2.3.3. Phương pháp nghiên cứu các đặc tính lý hóa của vật liệu … 49

2.3.4. Phương pháp xác định hàm lượng amoni, Fe và Mn trong nước … 53

2.4. Các phương pháp tính toán kết quả, xử lý số liệu …………… 53

2.4.1. Tính toán dung lượng hấp phụ tĩnh ……………………………… 53

2.4.2. Tính toán giải hấp phụ ……………………………………………….. 54

2.4.3. Tính toán dung lượng hấp phụ cột, thời gian tiếp xúc, độ dài

tầng chuyển khối, hiệu suất sử dụng cột ……………………………… 54

2.4.4. Xử lý số liệu ……………………………………………………………… 55

Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ………………….. 57

3.1. Xác định các thông số công nghệ của quá trình tạo than sinh học … 57

3.1.1. Đặc điểm phân hủy nhiệt của lõi ngô …………………………. 57

3.1.2. Xác định nhiệt độ nhiệt phân và thời gian nhiệt phân…… 58

3.2. Xác định các thông số của quá trình tạo than sinh học biến tính… 59

3.2.1.Ảnh hưởng của nồng độ HNO3 …………………………………… 59

3.2.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ than và dung dịch HNO3 (R/L) ……… 60

3.2.3. So sánh than trước biến tính (Bio-400) và sau biến tính (BioN, BioN-Na)… 61

3.3. Xác định các thông số của quá trình tạo than hoạt tính biến tính … 65

3.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ ……………………………………………. 65

3.3.2. Ảnh hưởng của thời gian nhiệt phân……………………………. 66

3.3.3. Ảnh hưởng của nồng độ axit H3PO4. …………………………. 66

3.3.4. Ảnh hưởng của tỉ lệ ngâm …………………………………………. 68

3.3.5. So sánh ba loại vật liệu lõi ngô, BioP, BioP-Na …………….. 68

3.4. Tổng hợp các đặc tính của chất hấp phụ ………………………. 72

3.4.1. Đặc điểm cấu trúc và hình thái của chất hấp phụ ……….. 72

3.4.2. Đặc điểm bề mặt ……………………………………………………… 72

3.4.3. Đặc tính vật lý ………………………………………………………….. 73

3.5. Khảo sát khả năng xử lý amoni của than biến tính bằng kỹ thuật

hấp phụ tĩnh………………………………………………………………………. 74

3.5.1. Ảnh hưởng của pH …………………………………………………… 74

3.5.2. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc ……………………………… 76

3.5.3. Đẳng nhiệt hấp phụ …………………………………………………. 77

3.5.4. Động học hấp phụ …………………………………………………… 83

3.5.5. Nhiệt động học quá trình hấp phụ …………………………….. 85

3.5.6. Một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ amoni trong

môi trường nước……………………………………………………………….. 87

3.5.7. Nghiên cứu giải hấp phụ ………………………………………….. 88

3.6. Khảo sát khả năng xử lý amoni bằng kỹ thuật hấp phụ động

mô phòng thí nghiệm ………………………………………………………… 89

3.6.1. Ảnh hưởng của lưu lượng nước ……………………………….. 90

3.6.2. Ảnh hưởng của hàm lượng amoni ……………………………. 91

3.6.3. Ảnh hưởng của chiều cao cột ………………………………….. 93

3.7. Khảo sát khả năng xử lý amoni bằng kỹ thuật hấp phụ động (cột

hấp phụ qui mô pilot) ……………………………………………………….. 95

Công nghệ Môi trường

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THAN BIẾN TÍNH TỪ LÕI NGÔ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC SINH HOẠT – VŨ THỊ MAI