Điều Chế Biochar Từ Phế Phẩm Nông Nghiệp Và Ứng Dụng Thu Hồi Vàng Từ Rác Thải Điện Tử

• Tác giả: Nguyễn Thị Phương Yến
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Tiến Giang
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học
• Đề tài: Điều Chế Vật Liệu Biochar Từ Phế Phẩm Nông Nghiệp Và Ứng Dụng Thu Hồi Vàng Từ Rác Thải Điện Tử
• Loại tài liệu: Khóa Luận Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• TÓM TẮT KHÓA LUẬN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về rác thải điện tử
• 1.2. Định nghĩa và phân loại rác thải điện tử
• 1.3. Thành phần của rác thải điện tử
• 1.4. Ảnh hưởng của rác thải điện tử
• 1.5. Tình hình rác thải điện tử trên thế giới
• 1.6. Tình hình rác thải điện tử tại Việt Nam
• 1.7. Tổng quan về vàng (Au)
• 1.8. Đặc điểm của kim loại vàng (Au)
• 1.9. Hàm lượng vàng trong PCBs
• 1.10. Một số phương pháp hòa tan vàng từ PCBs
• 1.11. Tổng quan về sinh khối (biomass)
• 1.12. Tổng quan về than sinh học (Biochar)
• 1.13. Tính chất của biochar. Một số phương pháp biến tính biochar
• 1.14. Tình hình nghiên cứu liên quan đến đề tài
• 1.15. Tổng quan về phương pháp hấp phụ
• 1.16. Giới thiệu phương pháp hấp phụ
• 1.17. Một số công thức tính
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị. Chuẩn bị dung dịch vàng chuẩn và xây dựng đường chuẩn
• 2.2. Dụng cụ và thiết bị
• 2.3. Chế tạo Biochar
• 2.4. Chế tạo vật liệu BC từ phế phẩm nông nghiệp
• 2.5. Chế tạo vật liệu HBC từ phế phẩm nông nghiệp
• 2.6. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của vật liệu. Khảo sát ảnh hưởng của pH dung dịch
• 2.7. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lắc
• 2.8. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ion Au(III)
• 2.9. Khảo sát ảnh hưởng của các ion cạnh tranh
• 2.10. Nghiên cứu khả năng hấp phụ của vật liệu trên mẫu PCB thật
• 2.11. Nghiên cứu thu hồi vàng sau khi hấp phụ
• 2.12. Các phương pháp phân tích
• 2.12.1. Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)
• 2.12.2. Kính hiển vi điện tử quét (SEM) và phổ tán sắc năng lượng tia X (EDS)
• 2.12.3. Quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS)
• 2.12.4. Quang phổ nhiễu xạ tia X (XRD)
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Đặc điểm cấu trúc của vật liệu
• 3.2. Độ ẩm của vỏ sầu riêng, bã mía và vỏ trấu
• 3.3. Kết quả XRD của vật liệu BC
• 3.4. Kết quả phổ hồng ngoại FTIR của vật liệu
• 3.5. Kết quả SEM của vật liệu
• 3.6. Tính chất hấp phụ của vật liệu
• 3.7. Phương trình đường chuẩn xác định hàm lượng Au(III) trong dung dịch
• 3.8. Ảnh hưởng của pH dung dịch đến quá trình hấp phụ
• 3.9. Ảnh hưởng của thời gian lắc đến quá trình hấp phụ
• 3.10. Ảnh hưởng của nồng độ ion Au(III) đến quá trình hấp phụ
• 3.11. Khảo sát ảnh hưởng của các ion cạnh tranh đến quá trình hấp phụ
• 3.12. Cơ chế và thảo luận
• 3.13. Kết quả SEM-EDS của vật liệu sau hấp phụ
• 3.14. Kết quả FTIR của vật liệu sau hấp phụ
• 3.15. Kết quả XRD của vật liệu sau hấp phụ
• 3.16. Khả năng hấp phụ của vật liệu trên mẫu PCB thật
• 3.17. Khả năng thu hồi của vật liệu
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về Nghiên cứu Biochar từ Phế phẩm Nông nghiệp

Nghiên cứu về Biochar từ phế phẩm nông nghiệp đang thu hút sự chú ý lớn trong cộng đồng khoa học. Biochar là một loại vật liệu carbon hóa, được sản xuất từ các nguồn sinh khối như vỏ sầu riêng, bã mía và vỏ trấu. Việc điều chế Biochar không chỉ giúp giảm thiểu rác thải nông nghiệp mà còn tạo ra một vật liệu có khả năng hấp phụ tốt, đặc biệt trong việc thu hồi vàng từ rác thải điện tử. Nghiên cứu này không chỉ mang lại giá trị kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

1.1. Định nghĩa và Tính chất của Biochar

Biochar là sản phẩm của quá trình nhiệt phân sinh khối hữu cơ trong điều kiện yếm khí. Nó có cấu trúc xốp, diện tích bề mặt lớn và chứa nhiều nhóm chức hóa học như hydroxyl và carboxyl, giúp tăng cường khả năng hấp phụ các ion kim loại, đặc biệt là vàng.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng Biochar

Sử dụng Biochar không chỉ giúp cải thiện chất lượng đất mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Biochar có khả năng giữ nước và dinh dưỡng, từ đó nâng cao năng suất cây trồng. Hơn nữa, việc thu hồi vàng từ rác thải điện tử bằng Biochar cũng mang lại lợi ích kinh tế đáng kể.

II. Vấn đề và Thách thức trong Nghiên cứu Biochar

Mặc dù có nhiều lợi ích, nhưng việc nghiên cứu và ứng dụng Biochar cũng gặp phải một số thách thức. Một trong những vấn đề chính là việc xác định các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của Biochar. Các yếu tố như pH, thời gian lắc và nồng độ ion Au(III) cần được khảo sát kỹ lưỡng để tối ưu hóa quy trình thu hồi vàng.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ

Nghiên cứu cho thấy pH dung dịch có ảnh hưởng lớn đến khả năng hấp phụ vàng của Biochar. Các điều kiện tối ưu như pH = 3 đã được xác định để đạt hiệu suất hấp phụ cao nhất.

2.2. Thách thức trong việc thu hồi vàng

Việc thu hồi vàng từ rác thải điện tử không chỉ phụ thuộc vào khả năng hấp phụ của Biochar mà còn vào sự hiện diện của các ion cạnh tranh. Các ion như Cu2+ và Al3+ có thể ảnh hưởng đến hiệu suất thu hồi vàng, cần có các biện pháp xử lý phù hợp.

III. Phương pháp Điều chế Biochar từ Phế phẩm Nông nghiệp

Quá trình điều chế Biochar từ phế phẩm nông nghiệp bao gồm các bước như thu gom, xử lý sơ bộ và nhiệt phân. Nhiệt độ và thời gian nhiệt phân là hai yếu tố quan trọng quyết định chất lượng của Biochar. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng nhiệt độ 430°C là tối ưu cho việc sản xuất Biochar từ vỏ sầu riêng, bã mía và vỏ trấu.

3.1. Quy trình sản xuất Biochar

Quy trình sản xuất Biochar bắt đầu bằng việc thu gom các phế phẩm nông nghiệp, sau đó tiến hành xử lý sơ bộ để loại bỏ tạp chất. Cuối cùng, các nguyên liệu này được nung trong điều kiện yếm khí để tạo ra Biochar.

3.2. Biến tính Biochar để nâng cao khả năng hấp phụ

Biến tính Biochar bằng acid HCl đã được thực hiện để cải thiện khả năng hấp phụ vàng. Nghiên cứu cho thấy Biochar biến tính có hiệu suất hấp phụ cao hơn so với Biochar không biến tính.

IV. Ứng dụng thực tiễn của Biochar trong thu hồi vàng

Biochar không chỉ là một vật liệu hấp phụ hiệu quả mà còn có thể được ứng dụng trong việc thu hồi vàng từ rác thải điện tử. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng Biochar từ vỏ sầu riêng có khả năng hấp phụ vàng lên đến 99,9%, cho thấy tiềm năng lớn trong việc thu hồi kim loại quý này.

4.1. Kết quả thu hồi vàng từ mẫu PCB

Khi áp dụng Biochar vào việc thu hồi vàng từ mẫu PCB, kết quả cho thấy hiệu suất hấp phụ đạt 99,5% với Biochar từ vỏ sầu riêng. Điều này chứng tỏ khả năng ứng dụng thực tiễn của Biochar trong ngành công nghiệp tái chế.

4.2. Lợi ích kinh tế từ việc thu hồi vàng

Việc thu hồi vàng từ rác thải điện tử không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn mang lại giá trị kinh tế cao. Mỗi tấn rác thải điện tử có thể chứa một lượng vàng đáng kể, việc thu hồi này sẽ góp phần tăng cường nguồn thu cho các doanh nghiệp.

V. Kết luận và Tương lai của Nghiên cứu Biochar

Nghiên cứu về Biochar từ phế phẩm nông nghiệp và ứng dụng thu hồi vàng từ rác thải điện tử đã mở ra nhiều hướng đi mới trong việc xử lý môi trường và phát triển bền vững. Kết quả nghiên cứu cho thấy Biochar có tiềm năng lớn trong việc thu hồi vàng, đồng thời giảm thiểu ô nhiễm từ rác thải nông nghiệp.

5.1. Tương lai của nghiên cứu Biochar

Nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất Biochar và mở rộng ứng dụng của nó trong các lĩnh vực khác như nông nghiệp và xử lý nước thải.

5.2. Khuyến nghị cho các nghiên cứu tiếp theo

Cần có thêm nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của các loại phế phẩm khác nhau đến khả năng hấp phụ của Biochar. Điều này sẽ giúp phát triển các vật liệu hấp phụ hiệu quả hơn cho việc thu hồi vàng từ rác thải điện tử.