I. Tổng quan về than biến tính và ứng dụng
Than biến tính là vật liệu được nghiên cứu rộng rãi trong lĩnh vực xử lý môi trường, đặc biệt là trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm như amoni. Lõi ngô, một phụ phẩm nông nghiệp dồi dào, được sử dụng làm nguyên liệu chính để chế tạo than sinh học và than biến tính. Quá trình xử lý amoni trong nước sinh hoạt đòi hỏi các vật liệu có khả năng hấp phụ cao, và than biến tính từ lõi ngô đáp ứng được yêu cầu này. Nghiên cứu này tập trung vào việc chế tạo than từ lõi ngô và ứng dụng nó trong công nghệ xử lý nước.
1.1. Nguyên liệu và phương pháp chế tạo
Lõi ngô được chọn làm nguyên liệu chính do tính sẵn có và chi phí thấp. Quá trình chế tạo than bao gồm các bước nhiệt phân và biến tính hóa học để tăng cường khả năng hấp phụ. Các phương pháp biến tính than như oxy hóa bằng HNO3 và xử lý bằng H3PO4 được áp dụng để cải thiện đặc tính bề mặt của than.
1.2. Ứng dụng trong xử lý nước
Than biến tính từ lõi ngô được sử dụng để xử lý amoni trong nước sinh hoạt. Các thí nghiệm hấp phụ tĩnh và động được tiến hành để đánh giá hiệu quả của than. Kết quả cho thấy than biến tính có dung lượng hấp phụ amoni cao hơn đáng kể so với than thông thường, đạt từ 16,6 đến 22,6 mg/g.
II. Hiện trạng ô nhiễm amoni và phương pháp xử lý
Amoni là một trong những chất ô nhiễm phổ biến trong nước ngầm tại Việt Nam, đặc biệt ở các khu vực như Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh. Hàm lượng amoni vượt quá giới hạn cho phép nhiều lần, gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng. Các phương pháp xử lý amoni truyền thống như làm thoáng, clo hóa, và trao đổi ion có những hạn chế nhất định. Than biến tính từ lõi ngô được đề xuất như một giải pháp hiệu quả và bền vững.
2.1. Hiện trạng ô nhiễm
Theo các báo cáo, hàm lượng amoni trong nước ngầm tại các tỉnh miền Bắc và Nam Bộ vượt quá giới hạn cho phép nhiều lần. Ví dụ, tại Hà Nội, hàm lượng amoni đạt tới 70 mg/l, cao hơn 23 lần so với quy chuẩn. Tình trạng này đòi hỏi các giải pháp xử lý nước hiệu quả và chi phí thấp.
2.2. Phương pháp xử lý
Các phương pháp xử lý amoni bao gồm hấp phụ, trao đổi ion, và sinh học. Trong đó, than biến tính từ lõi ngô được đánh giá cao nhờ khả năng hấp phụ lớn và chi phí thấp. Các thí nghiệm cho thấy than biến tính có thể loại bỏ amoni hiệu quả trong cả môi trường nước giả định và nước thải thực tế.
III. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng
Nghiên cứu đã xác định được các thông số công nghệ tối ưu cho quá trình chế tạo than từ lõi ngô. Than biến tính được tạo ra có dung lượng hấp phụ amoni cao, đạt từ 16,6 đến 22,6 mg/g, gấp 3-5 lần so với than sinh học thông thường. Các thí nghiệm hấp phụ tĩnh và động đã chứng minh hiệu quả của than trong việc xử lý amoni trong nước sinh hoạt.
3.1. Đặc tính vật lý và hóa học
Than biến tính từ lõi ngô có diện tích bề mặt lớn và cấu trúc xốp, giúp tăng cường khả năng hấp phụ. Các phương pháp biến tính như oxy hóa và xử lý bằng axit đã cải thiện đáng kể đặc tính bề mặt của than, tăng số lượng nhóm chức axit, từ đó nâng cao hiệu quả hấp phụ amoni.
3.2. Ứng dụng thực tiễn
Nghiên cứu này mở ra tiềm năng ứng dụng than biến tính từ lõi ngô trong công nghệ xử lý nước tại Việt Nam. Với nguồn nguyên liệu dồi dào và chi phí thấp, than biến tính có thể trở thành giải pháp bền vững cho việc xử lý amoni trong nước sinh hoạt, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường.
