I. Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng
Nghiên cứu tập trung vào việc chế tạo than hoạt tính từ quả phượng, một nguồn nguyên liệu tự nhiên dồi dào. Quá trình này bao gồm các bước như ngâm hóa chất, nung và hoạt hóa để tạo ra than có cấu trúc xốp và diện tích bề mặt lớn. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế tạo như thời gian ngâm, nhiệt độ nung và nồng độ hóa chất được khảo sát kỹ lưỡng. Kết quả cho thấy than hoạt tính từ quả phượng có khả năng hấp phụ cao, đặc biệt là khi được hoạt hóa bằng H3PO4 hoặc KOH.
1.1. Quá trình chế tạo than hoạt tính
Quá trình chế tạo than hoạt tính từ quả phượng bắt đầu bằng việc rửa sạch và sấy khô quả phượng. Sau đó, quả phượng được ngâm trong hóa chất (H3PO4 hoặc KOH) để tăng cường khả năng hoạt hóa. Quá trình nung được thực hiện ở nhiệt độ từ 200°C đến 400°C để tạo ra than có cấu trúc xốp. Các thông số như thời gian ngâm, nhiệt độ nung và nồng độ hóa chất được tối ưu hóa để đạt được than hoạt tính có diện tích bề mặt lớn nhất và khả năng hấp phụ cao.
1.2. Tính chất than hoạt tính
Than hoạt tính từ quả phượng được đánh giá qua các đặc trưng như diện tích bề mặt riêng, cấu trúc lỗ xốp và thành phần nguyên tố. Kết quả phân tích SEM và BET cho thấy than có cấu trúc xốp phát triển với diện tích bề mặt riêng lớn, đạt khoảng 800-1500 m²/g. Phân tích EDX xác định thành phần chủ yếu là cacbon, cùng với một lượng nhỏ oxy, hydro và các nguyên tố khác. Cấu trúc hóa học bề mặt của than cũng được nghiên cứu, cho thấy sự hiện diện của các nhóm chức có khả năng tương tác với các chất ô nhiễm trong nước.
II. Ứng dụng xử lý nước thải
Than hoạt tính từ quả phượng được ứng dụng trong xử lý nước thải, đặc biệt là loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan và kim loại nặng như đồng (Cu). Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý của than đối với xanh metylen và Cu(II) trong nước thải. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ như thời gian tiếp xúc, khối lượng than, pH và nồng độ chất ô nhiễm được khảo sát. Kết quả cho thấy than hoạt tính từ quả phượng có hiệu suất hấp phụ cao, đặc biệt là khi được hoạt hóa bằng KOH.
2.1. Xử lý xanh metylen
Nghiên cứu khả năng hấp phụ xanh metylen của than hoạt tính từ quả phượng cho thấy hiệu suất hấp phụ phụ thuộc vào thời gian tiếp xúc, khối lượng than và pH của dung dịch. Kết quả cho thấy than hoạt hóa bằng KOH có hiệu suất hấp phụ cao hơn so với than hoạt hóa bằng H3PO4. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir và Freundlich được sử dụng để mô tả quá trình hấp phụ, cho thấy than có khả năng hấp phụ tối đa khoảng 200 mg/g đối với xanh metylen.
2.2. Xử lý đồng Cu
Than hoạt tính từ quả phượng cũng được đánh giá khả năng hấp phụ đồng (Cu) trong nước thải. Kết quả cho thấy than có hiệu suất hấp phụ cao đối với Cu(II), đặc biệt là ở pH trung tính. Các yếu tố như thời gian tiếp xúc, nồng độ Cu ban đầu và khối lượng than được khảo sát để tối ưu hóa quá trình hấp phụ. Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir cho thấy than có khả năng hấp phụ tối đa khoảng 150 mg/g đối với Cu(II).
III. Giá trị và ứng dụng thực tiễn
Nghiên cứu chế tạo than hoạt tính từ quả phượng và ứng dụng xử lý nước thải mang lại giá trị thực tiễn cao. Than hoạt tính từ quả phượng là một giải pháp thân thiện với môi trường, tận dụng nguồn nguyên liệu tự nhiên dồi dào và giảm thiểu chi phí xử lý nước thải. Kết quả nghiên cứu cho thấy than có khả năng hấp phụ cao đối với các chất ô nhiễm như xanh metylen và đồng, mở ra tiềm năng ứng dụng trong các hệ thống xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt.
3.1. Tiềm năng ứng dụng
Than hoạt tính từ quả phượng có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt. Nghiên cứu cho thấy than có hiệu suất hấp phụ cao đối với các chất hữu cơ và kim loại nặng, đặc biệt là trong điều kiện pH trung tính. Việc sử dụng than hoạt tính từ quả phượng không chỉ giảm thiểu chi phí xử lý mà còn góp phần bảo vệ môi trường bằng cách tận dụng nguồn nguyên liệu tự nhiên.
3.2. Hướng phát triển
Nghiên cứu mở ra hướng phát triển mới trong việc chế tạo than hoạt tính từ các phụ phẩm nông nghiệp khác. Việc tối ưu hóa quá trình chế tạo và hoạt hóa than sẽ tiếp tục được nghiên cứu để nâng cao hiệu suất hấp phụ. Ngoài ra, các ứng dụng thực tế của than hoạt tính từ quả phượng trong các hệ thống xử lý nước thải quy mô lớn cũng sẽ được triển khai trong tương lai.
