Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành sản xuất và xuất khẩu cà phê của Việt Nam giữ vị trí thứ hai trên thế giới. Theo số liệu từ Tổ chức Cà phê Thế giới (ICO), tổng sản lượng cà phê toàn cầu trong niên vụ 2021–2022 đạt 167,5 triệu bao (loại 60 kg/bao). Với mức tiêu thụ thức uống đứng hàng thứ ba toàn cầu, mỗi năm hoạt động chế biến và tiêu dùng cà phê thải ra hơn 6 triệu tấn bã cà phê (spent coffee grounds). Khi bị thải bỏ ra môi trường tự nhiên, bã cà phê chứa hàm lượng hữu cơ cao (chủ yếu là pectin và cellulose), chiếm diện tích bãi chôn lấp, phân hủy sinh ra mùi hôi, nấm mốc và giải phóng khí methane ($CH_4$). Khí $CH_4$ có tiềm năng gây hiệu ứng nhà kính cao gấp 86 lần so với khí $CO_2$ trong ngắn hạn và gấp 25 lần tính theo chu kỳ dài hạn, gây nguy cơ ngạt và tác động tiêu cực đến sức khỏe con người khi tích tụ ở nồng độ cao.

Nhằm giải quyết vấn đề chất thải hữu cơ và định hướng kinh tế tuần hoàn, tác giả Bùi Ngọc Bảo Trân (Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh) đã thực hiện khóa luận tốt nghiệp ngành Kỹ thuật Môi trường với đề tài: "Đánh giá hiệu quả của bã cà phê làm than hoạt tính". Đề tài tập trung nghiên cứu chuyển hóa bã cà phê thành than hoạt tính ứng dụng trong xử lý môi trường.

Mục tiêu và các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

  1. Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu quy trình tạo ra than hoạt tính từ nguồn phế phẩm bã cà phê nhằm định hướng ứng dụng vào các giải pháp xử lý ô nhiễm môi trường (lọc nước thải, xử lý khí thải), đồng thời giảm thiểu lượng chất thải rắn phát sinh.
  2. Nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu:
    • Thiết kế, tính toán và chế tạo mô hình lò đốt than hóa quy mô phòng thí nghiệm có hệ thống kiểm soát nhiệt độ tự động.
    • Khảo sát các thông số kỹ thuật của quá trình nhiệt phân yếm khí (than hóa).
    • Khảo sát quá trình hoạt hóa vật lý (bằng hơi nước) và hoạt hóa hóa học (bằng dung dịch kiềm $\text{NaOH}$, acid $\text{H}_3\text{PO}_4$, acid $\text{H}_2\text{SO}_4$ ở các dải nồng độ 5%, 7%, 9%, 11%, 13%).
    • Thực nghiệm đánh giá khả năng hấp phụ xử lý màu (nước thải mô phỏng màu xanh lá, màu vàng) và xử lý chất rắn lơ lửng (SS/độ đục) của các mẫu than hoạt tính chế tạo được bằng phương pháp đo quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng: Bã cà phê thu gom từ các cửa hàng kinh doanh cà phê tại khu vực phường Bình Hưng Hòa A, quận Bình Tân, TP. Hồ Chí Minh vào ngày 15/02/2023.
  • Thời gian thực hiện: Từ tháng 08/2022 đến tháng 02/2023.
  • Địa điểm: Phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Môi trường, Khoa Môi trường và Tài nguyên, Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh.
  • Phạm vi: Thực nghiệm quy mô phòng thí nghiệm, tập trung vào công đoạn nhiệt phân, ngâm tẩm tác nhân hoạt hóa và thử nghiệm hấp phụ tĩnh trên mẫu nước thải nhân tạo.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và tính chất của đối tượng

  • Đặc tính thành phần bã cà phê: Tỷ lệ Carbon:Nitrogen ($\text{C}:\text{N}$) trong bã cà phê đạt 11:1. Thành phần chứa lượng lớn protein giàu amino acid (arginine, glutamine, histidine, cysteine, methionine); alkaloid caffein ($\text{C}8\text{H}{10}\text{N}4\text{O}2$) chiếm 1–5% (Robusta đạt 2,0–3,5%, Arabica đạt 1,2–1,5%); lipid gồm triglycerides và diterpenes (cafestol $\text{C}{20}H{28}\text{O}3$, kahweol $\text{C}{20}H_{26}\text{O}3$, acid palmitic, behenic, arachidic); carbohydrate chiếm hơn 50% khối lượng khô (glucose $\text{C}6\text{H}{12}\text{O}6$, sucrose $\text{C}{12}\text{H}{22}\text{O}_{11}$ chiếm 6–9% ở Arabica và 3–7% ở Robusta, cellulose, hemicellulose, lignin, pectin); cùng 3–5% khoáng chất ($\text{Ca}$, $\text{Na}$, $\text{K}$, $\text{Mg}$, $\text{P}$, $\text{Cl}$, $\text{Al}$, $\text{Fe}$, $\text{Cu}$, $\text{S}$).
  • Cơ chế than hóa và hoạt hóa: Than hóa là quá trình nhiệt phân chậm trong điều kiện thiếu oxy ở nhiệt độ cao nhằm bẻ gãy mạch phân tử sinh khối, giải phóng hợp chất dễ bay hơi và tạo khung carbon ban đầu. Hoạt hóa là quá trình oxy hóa chọn lọc để bào mòn các nguyên tử carbon vô định hình, tạo mạng lưới vi mao quản và trung mao quản nhằm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc riêng. Hoạt hóa vật lý dựa trên các phản ứng khí hóa: $$\text{C} + \text{CO}_2 \rightarrow 2\text{CO}$$ $$\text{C} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{CO} + \text{H}_2$$ Hoạt hóa hóa học sử dụng tác nhân khử nước và oxy hóa ($\text{H}_3\text{PO}_4$, $\text{H}_2\text{SO}_4$, $\text{NaOH}$, $\text{KOH}$, $\text{ZnCl}_2$) để hình thành cấu trúc xốp ở dải nhiệt độ thấp hơn.

Tổng quan các nghiên cứu thực nghiệm tham chiếu

Tác giả đã tổng hợp các công trình tiền đề:

  • Nghiên cứu của Hà Tiến Mạnh và Nguyễn Bảo Ngọc (2010) sản xuất than hoạt tính từ gỗ Đước (Cà Mau) đạt độ hấp phụ benzene $6\text{ mmol/g}$.
  • Nghiên cứu của A. Rahmawati (2019, Đại học IPB, Indonesia) điều chế than hoạt tính từ vỏ hạt cọ ở nhiệt độ 150–350°C, đạt dung lượng hấp phụ methylene blue $0,28\text{ mmol/g}$ và diện tích bề mặt $523\text{ m}^2/\text{g}$.
  • Nghiên cứu của Trần Thị Phương và cộng sự (2020, Đại học Công nghiệp Hà Nội) sản xuất than hoạt tính từ bã mía biến tính bằng $\text{H}_2\text{SO}_4$/$\text{KOH}$, nung ở 650°C dưới khí $\text{N}_2$, đạt chỉ số iod $220,98\text{ mg/g}$, hấp phụ methylene blue $8,5\text{ mg/g}$, giảm 41,67% hàm lượng $\text{Cl}^-$ và 42,86% độ cứng.
  • Nghiên cứu của Phạm Vũ Duy, Hoàng Ngọc Đồng, Nguyễn Đức Minh (2021, Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng) xác định thông số nhiệt phân than gáo dừa tối ưu ở 350–360°C trong 120 phút.
  • Nghiên cứu của Katarzyna Januszewicz và cộng sự (2020, Đại học Công nghệ Gdansk, Ba Lan) xử lý nhiệt phân rơm rạ và dăm gỗ ở 800°C kết hợp kích hoạt bằng $\text{KOH}$, thu được diện tích bề mặt riêng đạt lần lượt $1349,6\text{ m}^2/\text{g}$ và $1194,4\text{ m}^2/\text{g}$.

Phương pháp nghiên cứu và thiết bị thực nghiệm

  • Thiết kế hệ thống thiết bị: Mô hình lò đốt nhiệt phân yếm khí quy mô phòng thí nghiệm; thùng than hóa chế tạo bằng kim loại có nắp đậy kín và khóa cài mỏ vịt; mạch điều khiển tự động gồm bộ điều khiển nhiệt độ RKC 902, cảm biến nhiệt (thermo sensor), cầu dao bảo vệ MCCB 1P 10A, đèn báo nguồn, công tắc 3 vị trí, dimmer và quạt thổi khí.
  • Quy trình thực nghiệm:
    • Than hóa: Sấy khô nguyên liệu thô ở 105°C trong 120 phút, nạp vào buồng phản ứng và đốt yếm khí ở nhiệt độ 400–600°C trong thời gian 90–180 phút.
    • Hoạt hóa hóa học: Nghiền mịn than sau nung, ngâm tẩm trong các dung dịch $\text{NaOH}$, $\text{H}_3\text{PO}_4$, $\text{H}_2\text{SO}_4$ với dãy nồng độ 5%, 7%, 9%, 11%, 13% trong thời gian 60–90 phút; rửa sạch than bằng nước cất đến khi dịch lọc trong và trung tính, sấy khô ở 105°C trong 120 phút.
    • Hoạt hóa vật lý: Dẫn nước qua bơm định lượng cấp trực tiếp vào lò phản ứng để tạo hơi nước tác dụng với than ở nhiệt độ cao.
  • Phương pháp phân tích và xử lý số liệu:
    • Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS dựa trên định luật Bouguer – Lambert – Beer; bước sóng đo màu xanh lá từ 500–575 nm, màu vàng từ 570–600 nm, bước sóng 390 nm đo độ hấp thụ với acid humic để đánh giá độ đục/chất rắn lơ lửng (SS).
    • Phương pháp bình phương bé nhất (Least Squares Method) thiết lập phương trình hồi quy tuyến tính $y = ax + b$ xây dựng đường chuẩn nồng độ, kết hợp hồi quy đa thức phi tuyến tính trên phần mềm Microsoft Excel.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan lý thuyết và đối tượng nghiên cứu

Chương 1 hệ thống hóa các kiến thức cơ bản về nguồn gốc phát sinh, tính chất lý hóa của bã cà phê và các tác động môi trường khi không được xử lý hợp lý. Tác giả trình bày lịch sử phát triển vật liệu carbon hoạt tính từ các mốc thời gian (Haworth & Lamb năm 1872, John MacNatte năm 1892, Braun & Ulinger năm 1916, quy mô công nghiệp tại Texas năm 1943). Chương này phân loại than hoạt tính theo cấu trúc hình thái học (dạng bột $<0,5\text{ mm}$, dạng hạt $0,2–5\text{ mm}$, dạng viên nén $0,8–5\text{ mm}$, dạng ống $1–5\text{ cm}$) và nguồn nguyên liệu chế tạo (gáo dừa, gỗ, tro trấu, than bùn/than đá), đồng thời tổng hợp các ứng dụng thực tế trong xử lý nước, lọc không khí, y tế, nông nghiệp và luyện kim.

Chương 2: Nội dung và phương pháp

Chương 2 mô tả chi tiết quy trình tổ chức thực nghiệm tại Đại học Nông Lâm TP.HCM. Tác giả trình bày bản vẽ kết cấu lò đốt nhiệt phân, kích thước thùng than hóa và sơ đồ mạch điều khiển điện. Trong quá trình gia công thực tế, cụm khởi động từ ban đầu bị trục trặc kỹ thuật nên tác giả đã điều chỉnh thiết kế mạch điện, vận hành trực tiếp thông qua bộ điều khiển RKC 902 và dimmer điều khiển quạt gió. Chi tiết về các bước chuẩn bị dung dịch hóa chất, quy trình ngâm tẩm, tỷ lệ vật liệu (0,5 g than hoạt tính cho vào 60 mL dung dịch nước thải mô phỏng), thời gian lắc, lọc dịch và kỹ thuật vận hành máy quang phổ UV-VIS được chuẩn hóa nghiêm ngặt.

Chương 3: Kết quả và nhận xét

Chương 3 trình bày toàn bộ số liệu thực nghiệm, đường chuẩn trắc quang và các phân tích so sánh:

1. Dãy chuẩn trắc quang của mẫu màu

Dữ liệu dựng đường chuẩn mật độ quang (Abs) theo nồng độ chất màu (0–40 ppm):

Nồng độ (ppm) 0 5 10 20 30 40
Mật độ quang màu xanh (Abs) 0,000 0,017 0,038 0,052 0,075 0,086
Mật độ quang màu vàng (Abs) 0,000 0,018 0,037 0,055 0,072 0,091

2. Kết quả hoạt hóa than bằng dung dịch kiềm $\text{NaOH}$

Mẫu gốc nước thải màu vàng có mật độ quang ban đầu $\text{Abs} = 0,091$. Khi tiến hành hấp phụ với than hoạt hóa bằng $\text{NaOH}$, dung dịch sau hấp phụ bị đổi màu đậm hơn rõ rệt:

Nồng độ $\text{NaOH}$ ngâm than Mẫu gốc (0%) 5% 7% 9% 11% 13%
Mật độ quang (Abs) 0,091 0,144 0,176 0,210 0,255 0,402

Nhận xét: Mật độ quang tăng dần tỷ lệ thuận với nồng độ $\text{NaOH}$ (từ 0,144 lên 0,402). Dung dịch sau xử lý bị thôi màu từ cấu trúc carbon ra môi trường nước. Tác giả kết luận $\text{NaOH}$ không phù hợp làm tác nhân hoạt hóa đối với than bã cà phê.

3. Kết quả hoạt hóa than bằng acid $\text{H}_3\text{PO}_4$

Thực nghiệm ngâm than với dung dịch $\text{H}_3\text{PO}_4$ ở các dải nồng độ cho kết quả xử lý vượt trội:

Loại nước thải mô phỏng Chỉ số đo đạc Mẫu gốc 5% 7% 9% 11% 13%
Màu xanh lá Mật độ quang (Abs)
Hiệu suất xử lý (%)		 0,084
0%		 0,079
5,95%		 0,067
20,24%		 0,035
58,33%		 0,024
71,43%		 0,039
53,57%
Màu vàng Mật độ quang (Abs)
Hiệu suất xử lý (%)		 0,091
0%		 0,026
70,45%		 0,009
89,77%		 0,008
90,91%		 0,001
98,86%		 0,005
94,32%
Chất rắn lơ lửng (SS) Mật độ quang (Abs)
Hiệu suất xử lý (%)		 0,881
0%		 0,344
60,95%		 0,133
62,20%		 0,141
61,29%		 0,162
58,91%		 0,184
56,41%

Nhận xét: Đối với dung dịch màu xanh và màu vàng, than hoạt hóa $\text{H}_3\text{PO}_4$ ở nồng độ 11% đạt hiệu quả cao nhất (hiệu suất đạt 71,43% đối với màu xanh và 98,86% đối với màu vàng). Với mẫu chứa cặn SS, nồng độ hoạt hóa 7% và 9% cho hiệu suất lọc đục cao nhất (đạt trên 61–62%).

4. Kết quả hoạt hóa than bằng acid $\text{H}_2\text{SO}_4$

Loại nước thải mô phỏng Chỉ số đo đạc Mẫu gốc 5% 7% 9% 11% 13%
Màu xanh lá Mật độ quang (Abs)
Hiệu suất xử lý (%)		 0,086
0%		 0,053
38,37%		 0,038
55,81%		 0,027
68,60%		 0,036
58,14%		 0,040
53,49%
Màu vàng Mật độ quang (Abs)
Hiệu suất xử lý (%)		 0,091
0%		 0,018
80,22%		 0,008
91,21%		 0,005
94,51%		 0,011
87,91%		 0,024
73,63%
Chất rắn lơ lửng (SS) Mật độ quang (Abs)
Hiệu suất xử lý (%)		 0,881
0%		 0,375
34,73%		 0,195
55,16%		 0,185
56,30%		 0,184
56,41%		 0,195
55,16%

Nhận xét: Than hoạt hóa $\text{H}_2\text{SO}_4$ cho hiệu suất xử lý màu xanh cao nhất ở nồng độ 9% (68,60%) và màu vàng ở nồng độ 9% (94,51%). Đối với cặn SS, than hoạt hóa ở nồng độ 11% đạt hiệu suất cao nhất là 56,41%.

5. Kết quả hoạt hóa than bằng hơi nước

Thực nghiệm sử dụng 0,5 g than hoạt hóa hơi nước xử lý 60 mL các loại nước thải mô phỏng:

Chỉ tiêu đo đạc Nước thải màu vàng Nước thải màu xanh Nước thải chứa cặn SS
Mật độ quang sau xử lý (Abs) 0,046 0,072 0,665
Hiệu suất xử lý (%) 49,45% 16,28% 24,52%

Nhận xét: Than hoạt hóa vật lý bằng hơi nước trong điều kiện thí nghiệm đạt hiệu suất xử lý màu và lọc SS thấp hơn rõ rệt so với phương pháp hoạt hóa hóa học bằng acid.

Kết quả và đóng góp

Kết quả nghiên cứu chính

  1. Thiết kế thành công hệ thống nhiệt phân phòng thí nghiệm: Chế tạo mô hình lò đốt than hóa có buồng phản ứng yếm khí tích hợp cảm biến và bộ điều khiển RKC 902, đáp ứng dải nhiệt độ 400–600°C và thời gian nhiệt phân 90–180 phút.
  2. Xác định tác nhân hoạt hóa tối ưu:
    • Hoạt hóa bằng $\text{H}_3\text{PO}_4$ nồng độ 11% đạt hiệu suất khử màu vàng tới 98,86% (Abs giảm từ 0,091 xuống 0,001) và màu xanh đạt 71,43% (Abs giảm từ 0,084 xuống 0,024).
    • Hoạt hóa bằng $\text{H}_2\text{SO}_4$ nồng độ 9% đạt hiệu suất khử màu vàng 94,51% và màu xanh 68,60%.
    • Khả năng lọc chất rắn lơ lửng (SS) đạt hiệu suất 62,20% ($\text{H}_3\text{PO}_4$ 7%) và 56,41% ($\text{H}_2\text{SO}_4$ 11%).
  3. Làm rõ tính không phù hợp của tác nhân kiềm $\text{NaOH}$: Chỉ ra thực nghiệm ngâm bã cà phê nung với $\text{NaOH}$ làm tăng độ hấp thụ quang của nước thải (từ 0,091 lên 0,402 do giải phóng dịch chiết hữu cơ), không tạo được vật liệu có hoạt tính hấp phụ màu mong muốn.

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

  • Ứng dụng bã cà phê từ các chuỗi cửa hàng đồ uống làm nguyên liệu chế tạo than hoạt tính giá thành thấp, phục vụ các trạm xử lý nước thải quy mô vừa và nhỏ.
  • Ưu tiên sử dụng acid phosphoric ($\text{H}_3\text{PO}_4$) ở dải nồng độ xung quanh 9–11% để đạt hiệu quả kinh tế và hiệu suất hấp phụ cao.
  • Cần mở rộng khảo sát thêm các bước nồng độ chi tiết hơn để tối ưu hóa lượng hóa chất sử dụng.

Đóng góp về mặt khoa học và kỹ thuật

Đề tài cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm hoàn chỉnh về đường chuẩn trắc quang, bảng mật độ quang và biểu đồ hiệu suất hấp phụ đối chứng giữa 3 phương pháp hoạt hóa ($\text{NaOH}$, $\text{H}_3\text{PO}_4$, $\text{H}_2\text{SO}_4$, hơi nước) đối với nguồn sinh khối bã cà phê tại Việt Nam.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế trong vận hành thiết bị: Khởi động từ của tủ điều khiển tự động gặp trục trặc trong quá trình chế tạo, buộc hệ thống phải vận hành theo sơ đồ đấu nối trực tiếp không qua khởi động từ.
  • Hạn chế về phương pháp hoạt hóa hơi nước: Hoạt hóa bằng hơi nước ở quy mô thực nghiệm đạt hiệu suất khử màu còn thấp (16,28%–49,45%) do điều kiện buồng đốt phòng thí nghiệm chưa đạt được dải nhiệt độ tối ưu ($850–950^\circ\text{C}$) như các nghiên cứu công nghiệp tham chiếu.
  • Phạm vi khảo sát chất thải: Thử nghiệm mới tiến hành trên dung dịch mô phỏng màu nhân tạo và cặn lơ lửng trong bình tam giác tĩnh, chưa triển khai trên nguồn nước thải công nghiệp thực tế hoặc mô hình cột lọc động liên tục.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Tác giả kiến nghị khảo sát thêm các khoảng nồng độ acid chi tiết hơn; nghiên cứu nâng cao nhiệt độ và áp suất buồng hoạt hóa hơi nước; đánh giá khả năng khử mùi và tái sinh than sau bão hòa hấp phụ.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và kỹ sư ngành Kỹ thuật Môi trường, Công nghệ Hóa học, Quản lý Tài nguyên và Xử lý Chất thải Rắn.

Nội dung giá trị nhất cần tham khảo gồm:

  • Thiết kế cơ khí chi tiết và sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển tự động của mô hình lò đốt nhiệt phân yếm khí quy mô phòng thí nghiệm (Chương 2).
  • Quy trình ngâm tẩm, rửa lọc và hoạt hóa than sinh khối bằng các acid vô cơ ($\text{H}_3\text{PO}_4$, $\text{H}_2\text{SO}_4$).
  • Phương pháp xây dựng đường chuẩn trắc quang UV-VIS, kỹ thuật xử lý dữ liệu bằng phương pháp bình phương bé nhất và bộ số liệu đối chứng hiệu quả xử lý màu/SS giữa các loại than (Chương 3).

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao hoạt hóa bằng dung dịch kiềm $\text{NaOH}$ không mang lại hiệu quả xử lý màu cho than bã cà phê?

Theo kết quả thực nghiệm tại Bảng 3.3, khi cho than hoạt hóa $\text{NaOH}$ vào dung dịch màu vàng, mật độ quang không giảm mà tăng liên tục từ 0,091 lên 0,144 (ở nồng độ 5%) và đạt tới 0,402 (ở nồng độ 13%). Môi trường kiềm làm hòa tan và giải phóng các hợp chất màu hữu cơ còn sót lại trong khung carbon của bã cà phê ra dung dịch, khiến nước thải đậm màu hơn và làm mất hoạt tính hấp phụ của than.

2. Tác nhân hoạt hóa nào đạt hiệu suất khử màu cao nhất và ở điều kiện nào?

Tác nhân $\text{H}_3\text{PO}_4$ ở nồng độ 11% cho hiệu quả xử lý màu cao nhất: đạt hiệu suất 98,86% đối với nước thải màu vàng (mật độ quang Abs giảm từ 0,091 xuống 0,001) và đạt 71,43% đối với nước thải màu xanh lá (mật độ quang Abs giảm từ 0,084 xuống 0,024).

3. Quy trình nhiệt phân yếm khí (than hóa) bã cà phê trong khóa luận được vận hành ở thông số nào?

Bã cà phê thô sau khi thu gom được sấy khô ở nhiệt độ 105°C trong 120 phút. Quá trình than hóa tiếp theo được thực hiện trong buồng đốt yếm khí ở dải nhiệt độ 400–600°C trong khoảng thời gian từ 90 đến 180 phút nhằm tạo khung carbon xốp ban đầu.

4. Mô hình điều khiển nhiệt độ lò đốt gặp sự cố kỹ thuật gì và đã xử lý như thế nào?

Trong thiết kế ban đầu, mạch điều khiển tự động có lắp đặt thêm khởi động từ (contactor) kết hợp bộ điều khiển nhiệt độ RKC 902 và cảm biến nhiệt. Khi lắp ráp hoàn thiện, cụm khởi động từ gặp trục trặc kỹ thuật nên nhóm nghiên cứu đã hiệu chỉnh lại sơ đồ mạch, điều khiển đóng ngắt lò đốt và quạt trực tiếp qua bộ điều khiển RKC 902, công tắc 3 vị trí và dimmer mà không sử dụng khởi động từ.

5. So sánh hiệu quả giữa hoạt hóa bằng hơi nước và hoạt hóa bằng acid đối với than bã cà phê?

Hoạt hóa bằng acid ($\text{H}_3\text{PO}_4$, $\text{H}_2\text{SO}_4$) vượt trội hoàn toàn so với hoạt hóa bằng hơi nước. Than hoạt hóa hơi nước chỉ đạt hiệu suất 49,45% (màu vàng), 16,28% (màu xanh lá) và 24,52% (lọc cặn SS); trong khi than hoạt hóa bằng acid $\text{H}_3\text{PO}_4$ đạt hiệu suất lên tới 98,86% (màu vàng), 71,43% (màu xanh lá) và 62,20% (lọc cặn SS).

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Bùi Ngọc Bảo Trân đã chế tạo thành công mô hình thiết bị nhiệt phân yếm khí quy mô phòng thí nghiệm và xây dựng hoàn chỉnh quy trình chuyển hóa bã cà phê thành than hoạt tính. Nghiên cứu chứng minh rằng hoạt hóa hóa học bằng dung dịch acid $\text{H}_3\text{PO}_4$ (nồng độ 9–11%) đem lại hiệu quả xử lý màu vượt trội (đạt tới 98,86%), trong khi tác nhân $\text{NaOH}$ và hơi nước ở điều kiện thí nghiệm không mang lại hiệu quả hấp phụ cao. Đề tài mở ra giải pháp tái chế phế phẩm sinh khối nông sản thành vật liệu hấp phụ giá thành thấp, đóng góp thiết thực cho công tác kiểm soát ô nhiễm và quản lý chất thải bền vững.