Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ô nhiễm nguồn nước do kim loại nặng từ các hoạt động sản xuất công nghiệp là một trong những thách thức môi trường cấp bách tại Việt Nam. Phần lớn nước thải công nghiệp tại các cơ sở sản xuất mới chỉ được xử lý sơ bộ hoặc thậm chí xả thải trực tiếp ra môi trường tiếp nhận, gây suy thoái nghiêm trọng chất lượng nước mặt và nước ngầm. Trong số các kim loại nặng phổ biến, đồng ($\text{Cu}^{2+}$) là nguyên tố vi lượng cần thiết cho sự phát triển của sinh vật nhưng lại có độc tính cao khi tích tụ ở hàm lượng vượt ngưỡng cho phép (liều lượng $1\text{ g/kg}$ thể trọng có thể gây tử vong, $60\text{ - }100\text{ mg/kg}$ gây buồn nôn, tổn thương não và gan qua hội chứng Wilson, đồng thời là chất kìm hãm enzym mạnh). Theo quy chuẩn của Bộ Y tế về nước thải công nghiệp, hàm lượng đồng giới hạn ở mức $2\text{ mg/L}$ cho cả nguồn tiếp nhận loại A và loại B.

Xuất phát từ thực tiễn trên, việc nghiên cứu các vật liệu hấp phụ sinh học có nguồn gốc phụ phẩm nông nghiệp và khoáng sản tự nhiên giá thành thấp, có khả năng tái tạo và dễ biến tính hóa học được quan tâm. Tác giả chỉ ra rằng:

  • Xơ dừa (XD) có độ đàn hồi cao, cấu trúc xốp và tính mao dẫn tốt, thích hợp cho dòng tự chảy nhưng khả năng kiềm chế mức độ di chuyển của dòng nước kém.
  • Than bùn (TB) giàu hợp chất mùn hữu cơ và axit humic có dung tích hấp phụ trao đổi cation lớn ($150\text{ - }250\text{ mldlg/100 g}$ than khô), khả năng kiềm chế dòng chảy tốt nhưng độ đàn hồi và độ ổn định cơ học thấp.
  • Việc kết hợp hai nguồn vật liệu này tạo thành tổ hợp xơ dừa – than bùn (XDTB) kết hợp xử lý hoạt hóa bề mặt bằng dung dịch kiềm ($\text{NaOH}$) được kỳ vọng sẽ bổ trợ các đặc tính cơ lý và nâng cao hiệu quả hấp phụ $\text{Cu}^{2+}$.

Mục tiêu nghiên cứu:

  1. Chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ dừa (XD), than bùn (TB) và tổ hợp than bùn – xơ dừa (XDTB) qua quá trình hoạt hóa bằng $\text{NaOH}$.
  2. Khảo sát khả năng hấp phụ và các yếu tố ảnh hưởng (thời gian tiếp xúc, nồng độ ban đầu, lực ion lạ) của các vật liệu chế tạo đối với ion kim loại nặng $\text{Cu}^{2+}$ trong môi trường nước.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng: Than bùn khai thác tại hồ Bàu Sấu (phường Hòa Khánh, quận Liên Chiểu, TP. Đà Nẵng); xơ dừa thu mua tại cơ sở số 10 đường Nguyễn Tường Phổ (phường Hòa Minh, quận Thanh Khê, TP. Đà Nẵng); dung dịch nước chứa ion $\text{Cu}^{2+}$.
  • Phạm vi: Khảo sát các thông số hóa lý, hình thái cấu trúc vật liệu và thực nghiệm hấp phụ theo phương pháp bể (batch) trong điều kiện phòng thí nghiệm; đánh giá ảnh hưởng của các anion ($\text{CO}_3^{2-}, \text{PO}_4^{3-}, \text{Cl}^-$) và cation ($\text{Ca}^{2+}, \text{Mg}^{2+}$) đến dung lượng hấp phụ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và mô hình áp dụng

Nghiên cứu dựa trên cơ sở lý thuyết hấp phụ bề mặt và hóa học các hợp chất tự nhiên:

  • Cấu trúc sợi xơ dừa: Thành phần chính gồm $35\text{ - }45%$ cellulose, $40\text{ - }45%$ lignin, $2{,}7\text{ - }4%$ pectin và $0{,}15\text{ - }0{,}25%$ hemicellulose. Quá trình xử lý kiềm ($\text{NaOH}$) giúp hòa tan các thành phần vô định hình (lignin, pectin, tạp chất trích ly), gây trương nở mạch cellulose và làm lộ các tâm hoạt động hóa học.
  • Hóa học than bùn: Hợp chất mùn đặc trưng gồm nhóm axit humic (chứa $50\text{ - }60%\text{ C}$, $31\text{ - }40%\text{ O}$, $2{,}8\text{ - }6{,}6%\text{ H}$, $2\text{ - }6%\text{ N}$) và axit fulvic mang nhiều nhóm định chức có khả năng trao đổi ion như carboxyl ($-\text{COOH}$), phenol hydroxyl ($-\text{OH}$), carbonyl ($-\text{C=O}$).
  • Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt:
    • Mô hình Freundlich: Biểu diễn hấp phụ không đồng nhất trên bề mặt đa lớp: $$q = k \cdot C_f^{1/n} \quad \Leftrightarrow \quad \lg q = \lg k + \frac{1}{n}\lg C_f$$
    • Mô hình Langmuir: Biểu diễn hấp phụ đơn lớp đồng nhất trên các tâm hoạt tính xác định: $$q = \frac{q_{\max} \cdot b \cdot C_f}{1 + b \cdot C_f} \quad \Leftrightarrow \quad \frac{C_f}{q} = \frac{1}{q_{\max} \cdot b} + \frac{C_f}{q_{\max}}$$

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

  • Phương pháp xác định tính chất hóa lý cơ bản:
    • Độ ẩm không khí: Sấy mẫu ở $100\text{ - }105^\circ\text{C}$ trong 6 giờ đến khối lượng không đổi.
    • Hàm lượng tro: Nung mẫu trong lò nung ở $500\text{ - }600^\circ\text{C}$ trong 4 giờ.
  • Phương pháp phân tích cấu trúc và hình thái:
    • Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR): Đo mẫu rắn ép viên với $\text{KBr}$ trên máy Nicolet iS10 FT-IR trong dải sóng từ $500\text{ cm}^{-1}$ đến $4000\text{ cm}^{-1}$.
    • Kính hiển vi điện tử quét (SEM): Đánh giá hình thái bề mặt và kích thước hạt trên thiết bị JSM-6010LV (JEOL).
    • Phân tích nhiệt vi sai và nhiệt trọng lượng (DTA/TG): Đo trên hệ TGA/DSC model STA 6000 (Perkin Elmer) từ nhiệt độ phòng đến $800^\circ\text{C}$, tốc độ nâng nhiệt $10^\circ\text{C/phút}$ trong môi trường khí trơ $\text{N}_2$.
  • Phương pháp khảo sát hấp phụ bể (Batch adsorption):
    • Sử dụng $0{,}5\text{ g}$ vật liệu hấp phụ (đã rây qua kích thước hạt quy chuẩn) cho vào $50\text{ mL}$ dung dịch $\text{Cu}^{2+}$ (tỷ lệ rắn/lỏng $1:100\text{ g/mL}$) ở điều kiện nhiệt độ phòng và khuấy trộn trên máy khuấy từ IKA.
    • Định lượng nồng độ $\text{Cu}^{2+}$ trước và sau hấp phụ bằng phương pháp chuẩn độ tạo phức với dung dịch chuẩn Trilon B (EDTA) sử dụng chỉ thị Murexit.
Thông số / Thiết bị Quy chuẩn & Điều kiện thực nghiệm
Hóa chất hoạt hóa Dung dịch $\text{NaOH } 0{,}5\text{ N}$, tỷ lệ rắn/lỏng $1:50\text{ g/mL}$, thời gian 24 giờ ở $30^\circ\text{C}$
Dung dịch rửa trung hòa $\text{HCl } 0{,}02%$ và nước cất đến khi đạt $\text{pH} = 7$; sấy khô ở $60^\circ\text{C}$
Máy quang phổ FT-IR Nicolet iS10 FT-IR (vùng đo $500\text{ - }4000\text{ cm}^{-1}$, ép viên $\text{KBr}$)
Kính hiển vi SEM JSM-6010LV (hãng JEOL)
Hệ phân tích nhiệt TGA/DSC STA 6000 (Perkin Elmer), dải nhiệt $30\text{ - }800^\circ\text{C}$, khí $\text{N}_2$, tốc độ $10^\circ\text{C/phút}$
Chuẩn độ thể tích Chuẩn độ $\text{Cu}^{2+}$ bằng dung dịch Trilon B với chất chỉ thị Murexit

Nội dung chính theo từng chương

Mở đầu

Phần mở đầu xác lập tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh ô nhiễm công nghiệp gia tăng tại Việt Nam, nêu rõ cơ sở khoa học của việc phối hợp vật liệu sinh khối xơ dừa và khoáng bùn tự nhiên giàu axit humic nhằm chế tạo vật liệu lọc xử lý kim loại nặng. Tác giả công bố mục tiêu nghiên cứu, đối tượng thu thập tại địa bàn Đà Nẵng, phạm vi khảo sát thực nghiệm trong điều kiện tĩnh và cấu trúc văn bản gồm 3 chương chính cùng phần kết luận.

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 cung cấp cơ sở lý luận toàn diện gồm 4 hợp phần kiến thức:

  1. Dừa và sợi xơ dừa: Tổng quan về nguồn gốc thực vật học (Cocos nucifera), phân loại xơ dừa trắng và nâu, cấu trúc vi mô dạng tế bào rỗng thành dày chứa cellulose. Tổng hợp số liệu cơ lý của sợi xơ dừa: mô đun Young ($4000\text{ - }5000\text{ MPa}$), độ bền kéo ($140\text{ - }150\text{ MPa}$), độ giãn dài ($15\text{ - }17{,}3%$), tỷ trọng ($1{,}33\text{ g/cm}^3$) và tỷ lệ cellulose/lignin ($43/45$) so sánh với sợi chuối, đay. Trình bày cơ chế xử lý bằng kiềm và axit để giải phóng lignin, phá vỡ liên kết acetal và tăng diện tích tiếp xúc.
  2. Nguồn gốc, phân loại và tính chất của than bùn: Phân loại than bùn nông, than bùn sâu và chuyển tiếp; cấu trúc chất mùn (nhóm không đặc trưng và nhóm đặc trưng gồm axit humic, axit fulvic, humin). Khái quát trữ lượng than bùn Việt Nam (ước tính $7100\text{ triệu m}^3$, trong đó Nam Bộ $5000\text{ triệu m}^3$, ven biển miền Trung $450\text{ triệu m}^3$). Trích dẫn số liệu đặc tính than bùn các mỏ Ba Sao, Tiên Sơn, Đồng Giao, Lập Trạch, Đông Anh và các mẫu than bùn Hòa Khánh – Liên Chiểu (Đà Nẵng) với hàm lượng mùn từ $17{,}9%$ đến $59{,}0%$, độ tro từ $7{,}9%$ đến $45{,}9%$. Phân tích cơ chế tích tụ kim loại thông qua phản ứng trao đổi cation của axit humic.
  3. Kim loại nặng đồng ($\text{Cu}$): Đặc tính hóa học của ion $\text{Cu}^{2+}$, khả năng tạo phức với phối tử hữu cơ/vô cơ, vai trò sinh học trong tổng hợp hemoglobin, hemocyanin, độc tính trên thực vật và cơ thể người; tiêu chuẩn xả thải công nghiệp theo quy định y tế.
  4. Lý thuyết quá trình hấp phụ: Khái niệm chất hấp phụ, chất bị hấp phụ, phân biệt hấp phụ vật lý (lực Van der Waals, nhiệt hấp phụ thấp $2\text{ - }6\text{ kcal/mol}$) và hấp phụ hóa học (liên kết hóa học, nhiệt hấp phụ lớn vài chục $\text{kcal/mol}$). Thiết lập các phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich và Langmuir; phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ, diện tích bề mặt, thời gian tiếp xúc và phương pháp hấp phụ bể so với phương pháp cột.

Chương 2: Thực nghiệm

Chương 2 mô tả chi tiết quy trình chuẩn bị nguyên liệu, quy trình chế tạo vật liệu và các phương pháp đo đạc:

  • Thu gom và xử lý sơ bộ: Xơ dừa được phơi khô, tách mụn, xay nhỏ và rây qua cỡ hạt $0{,}04\text{ mm}$. Than bùn từ hồ Bàu Sấu ở dạng sệt được lọc bỏ xác thực vật thô, lắng gạn loại bỏ cát, lắng trong thùng $500\text{ L}$ qua đêm, lọc qua vải nhiều lần, hong khô không khí, nghiền bằng cối chày đồng và rây qua cỡ hạt $0{,}04\text{ mm}$.
  • Quy trình hoạt hóa: Ngâm bột xơ dừa, bột than bùn và hỗn hợp bột than bùn – xơ dừa trong dung dịch $\text{NaOH } 0{,}5\text{ N}$ theo tỷ lệ $1:50\text{ g/mL}$ ở $30^\circ\text{C}$ trong 24 giờ. Rửa sạch bằng dung dịch $\text{HCl } 0{,}02%$ rồi dùng nước cất rửa đến $\text{pH} = 7$, sau đó sấy khô ở $60^\circ\text{C}$ đến khối lượng không đổi để thu được ba sản phẩm: XD hoạt hóa, TB hoạt hóa và XDTB hoạt hóa.
  • Quy trình đo đạc và phân tích:
    • Quy trình cân sấy xác định độ ẩm không khí và độ tro nung ở $600^\circ\text{C}$.
    • Kỹ thuật đo phổ FT-IR (máy Nicolet iS10), ghi ảnh SEM (JSM-6010LV) và phân tích nhiệt DTA/TG (STA 6000).
    • Quy trình hấp phụ bể khảo sát thời gian cân bằng (các mốc $30, 60, 90, 120, 180\text{ phút}$) với dung dịch $\text{Cu}^{2+} 0{,}002\text{ M}$ ở $\text{pH} = 7$, khảo sát ảnh hưởng nồng độ ion và ảnh hưởng của các muối ngoại lai ($\text{Na}_2\text{CO}_3, \text{Na}_3\text{PO}_4, \text{NaCl}, \text{CaCl}_2, \text{MgCl}_2$). Nồng độ $\text{Cu}^{2+}$ cân bằng được xác định bằng chuẩn độ Trilon B.

Chương 3: Kết quả và bàn luận

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm và biện luận khoa học:

  • Đặc tính hóa lý của vật liệu:
    • Đo đạc độ ẩm không khí và độ tro của các mẫu XD, TB, XDTB trước và sau biến tính kiềm.
    • Phân tích phổ FT-IR: Xác định các dải hấp phụ đặc trưng của nhóm hydroxyl ($-\text{OH}$ liên kết hydro ở $3400\text{ cm}^{-1}$), nhóm carbonyl ($-\text{C=O}$ của este/axit ở vùng $1700\text{ - }1730\text{ cm}^{-1}$), dao động khung thơm của lignin/axit humic ($1600\text{ - }1630\text{ cm}^{-1}$) và liên kết $\text{C}-\text{O}$ của polysaccharide ($1030\text{ - }1050\text{ cm}^{-1}$). So sánh sự dịch chuyển và biến đổi cường độ các dải phổ giữa mẫu nguyên liệu và mẫu hoạt hóa chứng minh sự biến tính bề mặt và tạo tâm trao đổi ion.
    • Phổ phân tích nhiệt TG/DTA: Ghi nhận các giai đoạn mất khối lượng do mất nước hấp phụ bề mặt ($< 150^\circ\text{C}$), phân hủy nhiệt của hemicellulose, cellulose và các hợp chất hữu cơ mạch ngắn ($200\text{ - }350^\circ\text{C}$), và quá trình phân hủy chậm của lignin/hợp chất mùn bền nhiệt ($> 400^\circ\text{C}$).
    • Ảnh hiển vi SEM: Minh chứng sự thay đổi hình thái bề mặt; vật liệu sau xử lý $\text{NaOH}$ có độ xốp tăng, bề mặt gồ ghề và xuất hiện nhiều khe nứt, mao quản thuận lợi cho ion kim loại khuếch tán.
  • Khảo sát quá trình hấp phụ $\text{Cu}^{2+}$:
    • Động học và thời gian cân bằng: Khảo sát tải trọng hấp phụ ($q$) và hiệu suất hấp phụ ($H%$) theo thời gian từ 30 đến 180 phút, xác định khoảng thời gian tối ưu để hệ đạt trạng thái cân bằng hấp phụ.
    • Ảnh hưởng của nồng độ $\text{Cu}^{2+}$ ban đầu: Khi tăng nồng độ $\text{Cu}^{2+}$, tải trọng hấp phụ $q$ tăng dần và tiệm cận giá trị bão hòa, trong khi hiệu suất phần trăm $H%$ có xu hướng giảm do các tâm hoạt tính trên bề mặt bị bão hòa.
    • Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt: Xử lý số liệu thực nghiệm theo dạng tuyến tính của phương trình Freundlich ($\lg q$ theo $\lg C_f$) và Langmuir ($C_f/q$ theo $C_f$) cho cả 3 loại vật liệu XD, TB, XDTB để xác định các hằng số hấp phụ ($k, n, q_{\max}, b$) và hệ số tương quan tuyến tính ($R^2$).
    • Ảnh hưởng của lực ion lạ: Đánh giá chi tiết sự suy giảm hoặc biến đổi tải trọng hấp phụ $\text{Cu}^{2+}$ dưới sự hiện diện của các anion ($\text{CO}_3^{2-}, \text{PO}_4^{3-}, \text{Cl}^-$) và các cation cạnh tranh tâm hấp phụ ($\text{Ca}^{2+}, \text{Mg}^{2+}$) từ các muối $\text{Na}_2\text{CO}_3, \text{Na}_3\text{PO}_4, \text{NaCl}, \text{CaCl}_2, \text{MgCl}_2$.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

  1. Chế tạo và biến tính vật liệu: Đã thiết lập quy trình làm sạch, nghiền rây kích thước hạt $\le 0{,}04\text{ mm}$ và hoạt hóa hóa học bằng dung dịch $\text{NaOH } 0{,}5\text{ N}$ (tỷ lệ $1:50\text{ g/mL}$, 24 giờ ở $30^\circ\text{C}$) cho 3 hệ vật liệu: xơ dừa (XD), than bùn hồ Bàu Sấu (TB) và tổ hợp xơ dừa – than bùn (XDTB).
  2. Đặc trưng hóa lý: Làm rõ sự thay đổi cấu trúc bề mặt qua phổ FT-IR (chứng minh sự loại bỏ tạp chất vô định hình và làm lộ các nhóm định chức chứa oxy mang hoạt tính), đường cong phân tích nhiệt TG/DTA (xác định độ bền nhiệt) và ảnh SEM (chứng minh sự phát triển cấu trúc mao quản xốp sau hoạt hóa).
  3. Đặc tính hấp phụ $\text{Cu}^{2+}$:
    • Đã khảo sát và xác định các thông số cân bằng hấp phụ theo thời gian (dải khảo sát $30\text{ - }180\text{ phút}$).
    • Xây dựng thành công các đường hấp phụ đẳng nhiệt và xác định thông số phương trình Langmuir và Freundlich cho từng loại vật liệu.
    • Định lượng mức độ ảnh hưởng của các ion vô cơ cạnh tranh ($\text{Na}^+, \text{Ca}^{2+}, \text{Mg}^{2+}, \text{Cl}^-, \text{CO}_3^{2-}, \text{PO}_4^{3-}$), chỉ ra rằng sự có mặt của các cation hóa trị II ($\text{Ca}^{2+}, \text{Mg}^{2+}$) gây cạnh tranh tâm trao đổi ion làm giảm dung lượng hấp phụ đối với $\text{Cu}^{2+}$.

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

  • Ứng dụng nguồn phụ phẩm nông nghiệp xơ dừa tại địa phương và nguồn than bùn sẵn có tại hồ Bàu Sấu (Đà Nẵng) làm vật liệu xử lý môi trường nước chi phí thấp.
  • Sử dụng phương pháp biến tính kiềm $\text{NaOH } 0{,}5\text{ N}$ đơn giản, nồng độ thấp, dễ thực hiện trong điều kiện thực tế để nâng cao dung tích hấp phụ của sinh khối tự nhiên.

Đóng góp khoa học và thực tiễn

  • Khóa luận cung cấp dữ liệu thực nghiệm về việc phối hợp hai nguồn vật liệu xơ dừa và than bùn, làm rõ khả năng tương hỗ cơ lý giữa tính đàn hồi, mao dẫn của sợi xơ dừa và hàm lượng axit humic cao của than bùn.
  • Đóng góp bộ dữ liệu đối sánh giữa ba hệ vật liệu (XD, TB, XDTB) về phổ hồng ngoại, hình thái vi cấu trúc, độ bền nhiệt và hành vi hấp phụ ion đồng trong môi trường có lực ion phức tạp.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế

  • Nghiên cứu mới dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm theo phương pháp hấp phụ bể (hấp phụ tĩnh), chưa triển khai thực nghiệm trên mô hình cột hấp phụ liên tục (hấp phụ động) để đánh giá thông số dòng chảy và điểm đột phá (breakthrough curve).
  • Môi trường thử nghiệm là dung dịch nước đơn cấu tử pha chế nhân tạo chứa ion $\text{Cu}^{2+}$, chưa tiến hành trên mẫu nước thải công nghiệp thực tế có thành phần hóa học phức tạp và độ màu cao.
  • Khóa luận chưa thực hiện đầy đủ các chu kỳ giải hấp (desorption) bằng axit/muối và khảo sát độ bền tái sinh của vật liệu qua nhiều chu kỳ hấp phụ – nhả hấp phụ.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Mở rộng khảo sát hấp phụ trên hệ cột lọc liên tục nhằm xác định các thông số kỹ thuật phục vụ tính toán quy mô pilot.
  • Thử nghiệm khả năng xử lý nước thải thực tế từ các làng nghề, khu công nghiệp cơ khí hoặc xi mạ có chứa đồng và các kim loại nặng khác ($\text{Pb}^{2+}, \text{Cd}^{2+}, \text{Ni}^{2+}$).
  • Nghiên cứu tối ưu hóa tác nhân giải hấp (như dung dịch $\text{HCl}$ hoặc $\text{EDTA}$ loãng) để đánh giá khả năng thu hồi kim loại và tuổi thọ tái sử dụng của vật liệu XDTB.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo hữu ích cho các nhóm đối tượng và định hướng nghiên cứu sau:

  • Sinh viên và học viên chuyên ngành Hóa học, Hóa phân tích, Khoa học Môi trường và Kỹ thuật Môi trường: Tham khảo quy trình chế bị mẫu thực vật và mẫu khoáng than bùn, kỹ thuật biến tính bề mặt bằng dung dịch kiềm, phương pháp chuẩn độ tạo phức xác định kim loại nặng bằng Trilon B với chỉ thị Murexit.
  • Người nghiên cứu về vật liệu hấp phụ sinh học (Biosorbents): Cung cấp tài liệu tham khảo về cách kết hợp dữ liệu đặc trưng hóa vật liệu đa phương pháp (quang phổ FT-IR, kính hiển vi điện tử quét SEM, phân tích nhiệt vi sai TG/DTA) gắn liền với mô hình hóa toán học hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir và Freundlich.
  • Nghiên cứu xử lý nước thải địa phương: Cung cấp số liệu hóa lý cơ bản về mỏ than bùn hồ Bàu Sấu và nguồn phụ phẩm xơ dừa tại khu vực thành phố Đà Nẵng.

Câu hỏi thường gặp

1. Nguồn nguyên liệu than bùn và xơ dừa trong khóa luận được thu thập từ đâu?
Than bùn được lấy tại hồ Bàu Sấu (phường Hòa Khánh, quận Liên Chiểu, TP. Đà Nẵng); xơ dừa được thu mua tại cơ sở số 10 đường Nguyễn Tường Phổ (phường Hòa Minh, quận Thanh Khê, TP. Đà Nẵng).

2. Quy trình hoạt hóa hóa học các vật liệu XD, TB, XDTB được tiến hành với điều kiện kỹ thuật nào?
Mẫu sau khi nghiền qua rây $0{,}04\text{ mm}$ được ngâm trong dung dịch $\text{NaOH } 0{,}5\text{ N}$ theo tỷ lệ rắn/lỏng $1:50\text{ g/mL}$ ở nhiệt độ $30^\circ\text{C}$ trong thời gian 24 giờ; sau đó được lọc, rửa bằng dung dịch $\text{HCl } 0{,}02%$ và nước cất đến khi đạt $\text{pH} = 7$, cuối cùng sấy khô ở $60^\circ\text{C}$ đến khối lượng không đổi.

3. Khóa luận sử dụng những thiết bị hiện đại nào để xác định đặc trưng cấu trúc vật liệu?
Nghiên cứu sử dụng máy quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier Nicolet iS10 FT-IR (đo dải $500\text{ - }4000\text{ cm}^{-1}$ với kỹ thuật ép viên $\text{KBr}$), kính hiển vi điện tử quét SEM model JSM-6010LV (JEOL) và hệ phân tích nhiệt trọng trường vi sai TGA/DSC model STA 6000 (Perkin Elmer).

4. Nồng độ ion $\text{Cu}^{2+}$ trong dung dịch trước và sau hấp phụ được xác định bằng phương pháp nào?
Nồng độ $\text{Cu}^{2+}$ được xác định bằng phương pháp chuẩn độ thể tích tạo phức với dung dịch chuẩn Trilon B (EDTA) sử dụng chất chỉ thị thị màu Murexit.

5. Vì sao tác giả lại kết hợp xơ dừa với than bùn để chế tạo vật liệu tổ hợp?
Do xơ dừa có tính đàn hồi cao, xốp, mao dẫn tốt thích hợp cho dòng tự chảy nhưng kiềm chế dòng chảy kém; ngược lại, than bùn giàu axit humic có dung tích hấp phụ trao đổi cation lớn nhưng kém bền cơ học và đàn hồi thấp. Tổ hợp hai thành phần này giúp bổ trợ các đặc tính cơ lý và tối ưu hóa khả năng hấp phụ ion kim loại trong nước.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Tăng Thị Phương Quyên đã nghiên cứu chế tạo thành công ba hệ vật liệu hấp phụ gồm xơ dừa, than bùn và tổ hợp xơ dừa – than bùn biến tính bằng dung dịch kiềm $\text{NaOH } 0{,}5\text{ N}$. Cấu trúc hình thái, đặc trưng nhóm chức và độ bền nhiệt của vật liệu đã được chứng minh qua các phương pháp hóa lý hiện đại (FT-IR, SEM, TG/DTA). Khả năng loại bỏ ion $\text{Cu}^{2+}$ trong môi trường nước của các vật liệu đã được làm rõ thông qua thực nghiệm hấp phụ bể, mô hình đẳng nhiệt Langmuir, Freundlich cùng sự đánh giá chi tiết tác động của các hệ ion lạ cạnh tranh. Công trình là tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và thực tiễn trong lĩnh vực tận dụng sinh khối và khoáng sản địa phương để xử lý kim loại nặng trong nước.