Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự tăng trưởng nhanh chóng của các ngành công nghiệp sản xuất tại Việt Nam đặt ra nhiều thách thức đối với công tác bảo vệ môi trường, đặc biệt là tình trạng ô nhiễm nguồn nước do nước thải chưa qua xử lý triệt để xả trực tiếp ra ngoài tự nhiên. Trong số các nguồn thải công nghiệp, nước thải dệt nhuộm được xếp vào nhóm nguồn thải phức tạp và khó xử lý bậc nhất. Đặc thù công nghệ dệt nhuộm tiêu thụ khối lượng lớn hóa chất và phẩm màu tổng hợp, trong đó khoảng 10% đến 30% lượng thuốc nhuộm bị thất thoát theo dòng nước thải. Dòng thải này thường có độ màu rất cao (lên tới 7.000 Pt-Co), nồng độ chất hữu cơ cao (COD dao động từ 450 đến 3.000 mg/L), độ kiềm lớn (pH có thể vượt quá 9–12) và chứa nhiều hợp chất vòng thơm bền vững, khó phân hủy sinh học. Khi xả thải vào nguồn tiếp nhận, độ màu ngăn cản sự thâm nhập của ánh sáng, làm suy giảm quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh, gây suy kiệt oxy hòa tan và giải phóng các gốc amin thơm có nguy cơ gây ung thư.

Song song với vấn đề xử lý nước thải, ngành chế biến nông sản tại Việt Nam phát sinh khối lượng lớn phụ phẩm sinh khối chưa được khai thác hiệu quả. Hạt Mắc-ca (Macadamia) được trồng thử nghiệm tại Việt Nam từ năm 1994 và hiện phát triển mạnh tại vùng Tây Nguyên. Quá trình chế biến tạo ra lượng vỏ phế phẩm chiếm từ 70% đến 77% tổng khối lượng hạt tươi, tương đương hàng chục nghìn tấn vỏ mỗi năm. Thành phần vỏ hạt Mắc-ca chứa hàm lượng cellulose cao (khoảng 41,2%), hàm lượng tro rất thấp (dưới 1%) và diện tích bề mặt tự nhiên lớn, là nguồn nguyên liệu giàu carbon phù hợp để điều chế than hoạt tính chất lượng cao.

Để giải quyết đồng thời bài toán giảm thiểu ô nhiễm nước thải dệt nhuộm và tái sử dụng phụ phẩm nông nghiệp, đề tài "Nghiên cứu xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir từ than Maccadamia được hoạt hóa từ $\text{K}_2\text{CO}_3$ để xử lý màu Methylene Orange" được thực hiện nhằm giải quyết các nhiệm vụ:

  1. Khảo sát khả năng xử lý màu Methylene Orange (MO) trong dung dịch nước thải giả định bằng than hoạt tính điều chế từ vỏ hạt Mắc-ca hoạt hóa bằng tác nhân hóa học $\text{K}_2\text{CO}_3$, đối chứng với than cốc Mắc-ca chưa hoạt hóa.
  2. Thiết lập các điều kiện thực nghiệm tối ưu (pH, thời gian tiếp xúc, liều lượng chất hấp phụ) và xây dựng phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir mô tả cân bằng pha của quá trình hấp phụ phẩm màu.
  • Đối tượng nghiên cứu: Nước thải dệt nhuộm giả định chứa chất màu Methylene Orange (MO); vật liệu than cốc và than hoạt tính nano điều chế từ vỏ hạt Mắc-ca bằng tác nhân hoạt hóa $\text{K}_2\text{CO}_3$.
  • Phạm vi nghiên cứu: Nguồn vỏ Mắc-ca được thu gom tại Thôn 7, Xóm 2, Xã An Lộc, Huyện Bảo Lâm, Tỉnh Lâm Đồng. Toàn bộ các công đoạn chế tạo vật liệu, phân tích đặc trưng hóa lý (FT-IR, SEM, BET) và khảo sát thực nghiệm hấp phụ được tiến hành tại Khoa Môi trường và Trung tâm Nghiên cứu – Thực nghiệm, Trường Đại học Thủ Dầu Một trong giai đoạn 2017–2020.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng trên nền tảng lý thuyết hóa lý về hiện tượng hấp phụ bề mặt, cơ chế hoạt hóa vật liệu carbon và mô hình cân bằng hấp phụ đẳng nhiệt:

  • Cơ chế hấp phụ và vật liệu carbon: Quá trình hấp phụ là hiện tượng tích tụ các phân tử chất bị hấp phụ (adsorbate) lên bề mặt chất hấp phụ (adsorbent) thông qua lực tương tác liên phân tử Vanderwaal (hấp phụ vật lý) hoặc liên kết hóa học (hấp phụ hóa học). Than hoạt tính có cấu trúc xốp phát triển gồm hệ mao quản nhỏ (micropore, $d < 2\text{ nm}$), mao quản trung bình (mesopore, $2\text{ nm} < d < 50\text{ nm}$) và mao quản lớn (macropore, $d > 50\text{ nm}$). Cơ chế hoạt hóa hóa học bằng $\text{K}_2\text{CO}_3$ diễn ra ở nhiệt độ cao theo phản ứng: $$2\text{C} + \text{K}_2\text{CO}_3 \rightarrow 2\text{K} + 3\text{CO}$$ Phản ứng này loại bỏ các nguyên tử carbon trong mạng tinh thể và tạo ra hệ thống mao quản rỗng li ti phân bố đồng đều.
  • Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir: Mô hình dựa trên giả thuyết bề mặt chất hấp phụ là đồng nhất, năng lượng hấp phụ tại mọi vị trí là như nhau, mỗi tâm hấp phụ chỉ giữ một phân tử (hấp phụ đơn lớp) và không có tương tác giữa các phân tử bị hấp phụ kề nhau. Phương trình Langmuir dạng phi tuyến và dạng tuyến tính hóa được biểu diễn như sau: $$q = q_{\text{max}}\frac{K_L C}{1 + K_L C} \quad \Longleftrightarrow \quad \frac{C}{q} = \frac{1}{q_{\text{max}} K_L} + \frac{C}{q_{\text{max}}}$$ Trong đó: $q$ là dung lượng hấp phụ tại thời điểm cân bằng ($\text{mg/g}$); $q_{\text{max}}$ là dung lượng hấp phụ cực đại ($\text{mg/g}$); $C$ là nồng độ cân bằng của chất tan ($\text{mg/L}$); $K_L$ là hằng số cân bằng Langmuir ($\text{L/mg}$).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được triển khai theo các quy trình chuẩn hóa:

  • Quy trình chế tạo vật liệu: Vỏ hạt Mắc-ca được rửa sạch, sấy khô ở $110^\circ\text{C}$ trong 48 giờ, sau đó than hóa yếm khí ở nhiệt độ $350^\circ\text{C}$ trong 60 phút để thu được than cốc. Than cốc được ngâm tẩm với dung dịch $\text{K}_2\text{CO}_3$ theo tỷ lệ khối lượng $1:1$ (tỷ lệ pha lỏng $1:1:10\text{ mL}$ nước cất), lắc với tốc độ 120 vòng/phút trong 24 giờ. Hỗn hợp sau khi sấy khô ở $110^\circ\text{C}$ được nung hoạt hóa trong lò nung ở nhiệt độ $650^\circ\text{C}$ (thời gian gia nhiệt 20 phút, thời gian giữ nhiệt 60 phút). Sản phẩm sau nung được rửa bằng nước thẩm thấu ngược (RO) cho đến khi đạt $\text{pH} = 7$ và sấy khô ở $110^\circ\text{C}$ trong 24 giờ.
  • Phương pháp phân tích công cụ:
    • Xác định các nhóm chức bề mặt bằng phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) trên máy Jasco FT-IR 4600 (phương pháp ép viên KBr).
    • Quan sát hình thái vi cấu trúc và độ xốp bề mặt bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) trên thiết bị FEI-QUANTA 200.
    • Xác định diện tích bề mặt riêng theo phương pháp BET trên thiết bị Quantachrome Instruments (phiên bản 11.0).
    • Đo mật độ quang và xác định nồng độ màu Methylene Orange bằng máy quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis Jasco V-630.
  • Tiêu chuẩn kiểm nghiệm: Áp dụng TCVN 2305-78 (chỉ số hấp phụ), TCVN 5999:1995 (lấy mẫu), TCVN 4556:1988 (bảo quản mẫu), TCVN 6185:2015 (xác định độ màu) và tiêu chuẩn GB/T 12496.10-1999.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương 1 làm rõ tính cấp thiết của việc tìm kiếm vật liệu hấp phụ chi phí thấp, nguồn gốc tự nhiên nhằm xử lý màu nước thải dệt nhuộm. Tác giả xác định hai mục tiêu nghiên cứu cốt lõi, phạm vi thực hiện tại Đại học Thủ Dầu Một trên nguồn nguyên liệu vỏ Mắc-ca Lâm Đồng, đồng thời khẳng định ý nghĩa khoa học trong việc phát triển vật liệu carbon nano hoạt hóa bằng $\text{K}_2\text{CO}_3$ và ý nghĩa thực tiễn trong việc xử lý chất thải rắn nông nghiệp.

Chương 2: Tổng quan tài liệu

Tác giả hệ thống hóa cơ sở lý luận về công nghệ dệt nhuộm, thành phần tính chất nước thải và các nhóm thuốc nhuộm thương dụng:

Chỉ tiêu ô nhiễm Nước thải hoạt tính Nước thải sunfua Nước thải tẩy
$\text{pH}$ $10 - 11$ $> 11$ $> 12$
$\text{COD};(\text{mg/L})$ $450 - 1.700$ $3.000$ $7 - 30$
$\text{SS};(\text{mg/L})$ $-$ $-$ $120 - 1.300$
Độ màu $(\text{Pt-Co})$ $7.000$ $-$ $-$

Chương này cũng phân tích chuyên sâu các phương pháp xử lý hóa lý (hấp phụ, keo tụ - tạo bông, tuyển nổi, trao đổi ion, oxy hóa điện hóa) và tổng quan các nghiên cứu chế tạo than sinh khối trên thế giới:

Tác giả & Năm Nguồn nguyên liệu Tác nhân & Điều kiện chế tạo Dung lượng / Hiệu suất
Trịnh Văn Dũng và cs. (2011) Sọ dừa, trấu Than hóa $450 - 520^\circ\text{C}$, hoạt hóa hơi nước $700^\circ\text{C}$ Đạt tiêu chuẩn thương mại
G. San Miguel et al. (2002) Phế phẩm cao su Than hóa $700^\circ\text{C}$, hơi nước $925^\circ\text{C}$ $49\text{ mg/g}$ (MB)
D. Kavitha et al. (2007) Xơ dừa Than hóa $700^\circ\text{C}$, sàng $250 - 500;\mu\text{m}$ $87\text{ mg/g}$ (MB)
V. Vadivelan & K. Kumar (2005) Vỏ trấu Tẩm $\text{ZnCl}_2;(1:2)$, hoạt hóa $500^\circ\text{C}$ $40,59\text{ mg/g}$
Q. Shi, Zhang et al. (2010) Cỏ nến Tẩm $\text{H}_3\text{PO}_4;40%$, nung sấy $120^\circ\text{C}$ $192\text{ mg/g}$
O. Gercel et al. (2007) Euphorbia rigida Tẩm $\text{H}_2\text{SO}_4;50%$, hoạt hóa $850^\circ\text{C}$ $114\text{ mg/g};(98%)$
H. Cherifi et al. (2013) Bọt biển thực vật Tẩm $\text{ZnCl}_2/\text{H}_3\text{PO}_4/\text{HNO}_3$, nung $500^\circ\text{C}$ $82%$
L. Yang et al. (2008) Cuống bông Tẩm $\text{ZnCl}_2;(1:4)$, nung $105^\circ\text{C}$ $193,50\text{ mg/g};(37,92%)$
M. Ghaedi et al. (2013) Cam thảo Tẩm $\text{HCl}, \text{HNO}_3$, nung $200^\circ\text{C}$ $82,9\text{ mg/g};(93,34%)$

Chương 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết danh mục hóa chất, danh mục thiết bị thí nghiệm (máy UV-Vis Jasco V-630, cân phân tích Ohaus PA214C, máy khuấy từ IKA C-MAG HS4, tủ sấy MMM Ecocell, lò nung Nabita B150, máy đo pH Mettler Toledo, hệ thống đo FT-IR và SEM). Mô tả quy trình thực nghiệm mẻ gồm 2 nội dung chính:

  • Thí nghiệm 1: Tối ưu hóa quy trình điều chế than hoạt tính từ vỏ Mắc-ca bằng $\text{K}_2\text{CO}_3$ (khảo sát tỷ lệ ngâm tẩm từ $1:0,5$ đến $1:5$, nhiệt độ nung từ $350^\circ\text{C}$ đến $800^\circ\text{C}$, thời gian nung từ 30 đến 120 phút).
  • Thí nghiệm 2: Khảo sát thực nghiệm quá trình hấp phụ màu Methylene Orange theo các dải thông số: pH ($2 - 10$), thời gian tiếp xúc ($0, 10, 30, 60, 120, 180, 240, 300, 360$ phút) và nồng độ/liều lượng chất hấp phụ đối với cả than cốc và than hoạt tính $\text{K}_2\text{CO}_3$.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương 4 công bố các kết quả phân tích đặc trưng vật liệu và dữ liệu thực nghiệm hấp phụ:

  • Phân tích phổ hồng ngoại FT-IR:
    • Than cốc Mắc-ca: Quá trình nhiệt phân yếm khí làm biến mất nhiều nhóm chức ban đầu. Trên phổ ghi nhận dải dao động tại $3.422,06\text{ cm}^{-1}$ (nhóm $-\text{OH}$ polyphenolic), $2.929,82\text{ cm}^{-1}$ (liên kết $\text{C}\equiv\text{C}$ trong alkyne), $1.446,35\text{ cm}^{-1}$ ($-\text{OH}$), các dải $1.595,2\text{ cm}^{-1}$ và $1.524,45\text{ cm}^{-1}$ ($\text{C}=\text{C}$ nhân thơm), $1.696,84\text{ cm}^{-1}$ và $1.805,53\text{ cm}^{-1}$ ($\text{C}=\text{O}$).
    • Than hoạt tính $\text{K}_2\text{CO}_3$: Xuất hiện các peak đặc trưng mạnh tại $3.533,92\text{ cm}^{-1}$ và $3.436,53\text{ cm}^{-1}$ ($-\text{OH}$ hydrat và hydroxyl tự do), $1.585,2\text{ cm}^{-1}$ (nhóm carboxyl $\text{C}=\text{O}$ từ polyphenol hoặc nhóm carbonat), $2.924,52\text{ cm}^{-1}$ ($\text{C}-\text{H}$ trong gốc $\text{N}-\text{CH}_3$), $839,85\text{ cm}^{-1}$ ($\text{C}-\text{H}$ vòng thơm) và $1.049,09\text{ cm}^{-1}$ (dao động $\text{C}-\text{N}$ trong amin aliphatic hoặc alcohol/phenol).
  • Phân tích hình thái vi cấu trúc SEM: Ảnh SEM cho thấy than cốc có bề mặt gồ ghề với một số lỗ rỗng thô hình thành do sự thoát khí của các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi. Trong khi đó, than hoạt tính $\text{K}_2\text{CO}_3$ sở hữu mật độ lỗ rỗng li ti dạng tổ ong dày đặc, chứng minh tác nhân $\text{K}_2\text{CO}_3$ đã ăn mòn sâu vào mạng lưới carbon tạo nên cấu trúc vi mao quản đồng đều.
  • Khảo sát quá trình hấp phụ và đẳng nhiệt Langmuir: Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng chỉ ra sự vượt trội của than hoạt hóa so với than cốc thô về cả tốc độ lẫn dung lượng hấp phụ.

Chương 5: Kết luận và đề xuất

Tổng kết toàn bộ các thông số kỹ thuật tối ưu đạt được trong quá trình nghiên cứu và đề xuất các giải pháp kỹ thuật mở rộng nhằm ứng dụng vật liệu than nano Mắc-ca vào các trạm xử lý nước thải dệt nhuộm quy mô công nghiệp.


Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã xác lập các thông số thực nghiệm tối ưu cho quá trình hấp phụ phẩm màu Methylene Orange (MO) trên hai loại vật liệu:

Thông số thực nghiệm Than cốc Mắc-ca (chưa hoạt hóa) Than hoạt tính Mắc-ca hoạt hóa $\text{K}_2\text{CO}_3$
Nhiệt độ nung chế tạo $350^\circ\text{C}$ (than hóa) $650^\circ\text{C}$ (hoạt hóa)
Tỷ lệ ngâm tẩm hóa chất Không sử dụng hóa chất $1:1$ (Than : $\text{K}_2\text{CO}_3$)
$\text{pH}$ tối ưu của môi trường $7,0$ (trung tính) $8,0$ (kiềm nhẹ)
Thời gian tiếp xúc tối ưu $240\text{ phút}$ $240\text{ phút}$
Liều lượng vật liệu tối ưu $2,0\text{ g/L}$ $1,0\text{ g/L}$
Hiệu suất xử lý màu MO cực đại $\mathbf{88,41%}$ $\mathbf{92,17%}$
  • Đóng góp khoa học:
    • Chứng minh tính khả thi của quy trình chế tạo than nano hoạt tính từ phụ phẩm vỏ hạt Mắc-ca bằng phương pháp hoạt hóa hóa học với $\text{K}_2\text{CO}_3$.
    • Cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm về cấu trúc phổ FT-IR và hình thái SEM, làm rõ sự biến đổi nhóm chức bề mặt chứa oxy và sự phát triển của hệ vi mao quản sau hoạt hóa.
    • Xây dựng thành công phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir, chứng minh quá trình hấp phụ màu Methylene Orange lên bề mặt than Mắc-ca hoạt hóa tuân theo cơ chế hấp phụ đơn lớp đồng nhất.
  • Đóng góp thực tiễn:
    • Đưa ra giải pháp tận dụng lượng lớn phụ phẩm vỏ Mắc-ca phát sinh từ các vùng chuyên canh nông nghiệp tại Tây Nguyên, chuyển hóa rác thải sinh khối thành vật liệu xử lý môi trường có giá trị gia tăng cao.
    • Vật liệu than hoạt tính $\text{K}_2\text{CO}_3$ giúp giảm một nửa lượng chất hấp phụ cần sử dụng (từ $2\text{ g/L}$ xuống $1\text{ g/L}$) nhưng vẫn nâng hiệu suất khử màu MO lên $92,17%$, tạo cơ sở để tối ưu hóa chi phí vận hành cho các trạm xử lý nước thải dệt nhuộm.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế của nghiên cứu:
    • Toàn bộ các thí nghiệm được thực hiện trên mẫu nước thải giả định pha phẩm màu Methylene Orange đơn lẻ ở quy mô phòng thí nghiệm, chưa đánh giá sự cạnh tranh hấp phụ khi có mặt các ion vô cơ, chất hoạt động bề mặt và tạp chất hữu cơ đa dạng trong nước thải dệt nhuộm thực tế.
    • Khóa luận mới tập trung phân tích mô hình đẳng nhiệt Langmuir, chưa đối sánh đầy đủ với các mô hình đẳng nhiệt khác (Freundlich, Temkin, Dubinin-Radushkevich) cũng như chưa công bố dữ liệu đo động học hấp phụ (pseudo-first-order, pseudo-second-order) và nghiên cứu chu trình giải hấp tái sinh vật liệu.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Thử nghiệm khả năng xử lý của than hoạt tính Mắc-ca trên mẫu nước thải dệt nhuộm thực tế lấy từ các cơ sở sản xuất công nghiệp.
    • Khảo sát quá trình giải hấp phụ và đánh giá độ bền, số chu kỳ tái sử dụng của than hoạt tính sau khi hấp phụ chất màu.
    • Mở rộng quy mô từ thí nghiệm mẻ (batch) sang mô hình cột hấp phụ liên tục (fixed-bed column) để xác định các thông số động học dòng chảy phục vụ thiết kế hệ thống thực tế.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo chuyên môn hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu thuộc các chuyên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường, Hóa học và Công nghệ Vật liệu. Những phần nội dung có giá trị ứng dụng cao gồm:

  • Quy trình chế tạo than hoạt tính sinh khối: Quy trình thực nghiệm nung than hóa ở $350^\circ\text{C}$ và hoạt hóa bằng $\text{K}_2\text{CO}_3$ ở $650^\circ\text{C}$ là tài liệu tham khảo chi tiết cho các nghiên cứu chuyển hóa phụ phẩm nông nghiệp thành vật liệu xốp.
  • Phương pháp luận và tiêu chuẩn phân tích: Cách thức thiết lập thí nghiệm mẻ (Jartest), quy trình phân tích phổ FT-IR, đo mật độ quang UV-Vis và áp dụng các tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 2305-78, TCVN 5999:1995, TCVN 6185:2015) phục vụ xây dựng khóa luận thực nghiệm.
  • Dữ liệu tổng quan và phương trình Langmuir: Bảng tổng hợp các công trình nghiên cứu than sinh khối quốc tế và các bước tuyến tính hóa phương trình Langmuir để xử lý số liệu cân bằng pha.

Câu hỏi thường gặp

1. Nguồn gốc nguyên liệu vỏ Mắc-ca được thu thập ở đâu và có đặc tính gì nổi bật?

Vỏ hạt Mắc-ca trong nghiên cứu được thu thập tại Thôn 7, Xóm 2, Xã An Lộc, Huyện Bảo Lâm, Tỉnh Lâm Đồng. Nguyên liệu này có hàm lượng cellulose cao (khoảng $41,2%$), hàm lượng tro rất thấp (dưới $1%$) và chiếm tỷ lệ $70% - 77%$ khối lượng quả tươi, là tiền chất lý tưởng để chế tạo than hoạt tính.

2. Quy trình điều chế than nano hoạt tính bằng $\text{K}_2\text{CO}_3$ gồm các bước công nghệ nào?

Quy trình gồm: Vỏ hạt Mắc-ca rửa sạch, sấy ở $110^\circ\text{C}$ trong 48 giờ; than hóa yếm khí ở $350^\circ\text{C}$ trong 60 phút; ngâm tẩm với $\text{K}_2\text{CO}_3$ tỷ lệ $1:1$ (than : $\text{K}_2\text{CO}_3$) và lắc 120 vòng/phút trong 24 giờ; sấy khô $110^\circ\text{C}$ trong 24 giờ; nung hoạt hóa ở $650^\circ\text{C}$ trong 60 phút (gia nhiệt 20 phút); cuối cùng rửa sạch bằng nước RO đến $\text{pH} = 7$ và sấy khô ở $110^\circ\text{C}$ trong 24 giờ.

3. Phổ FT-IR và ảnh SEM chỉ ra sự khác biệt gì giữa than cốc và than hoạt tính $\text{K}_2\text{CO}_3$?

Phổ FT-IR cho thấy than cốc mất đi nhiều nhóm chức sau nhiệt phân, chỉ còn một số dải của alkyne và nhân thơm. Than hoạt tính $\text{K}_2\text{CO}_3$ phát triển nhiều nhóm chức mới chứa oxy và nitơ như $-\text{OH}$ hydrat ($3.533,92\text{ cm}^{-1}$), carboxyl $\text{C}=\text{O}$ ($1.585,2\text{ cm}^{-1}$), $\text{C}-\text{H}$ trong $\text{N}-\text{CH}_3$ ($2.924,52\text{ cm}^{-1}$) và $\text{C}-\text{N}$ amin ($1.049,09\text{ cm}^{-1}$). Ảnh SEM xác nhận than cốc có bề mặt gồ ghề với lỗ xốp thô, còn than hoạt tính $\text{K}_2\text{CO}_3$ hình thành mạng lưới vi lỗ xốp li ti dày đặc do phản ứng ăn mòn của muối kali.

4. Hiệu suất và điều kiện xử lý màu Methylene Orange tối ưu của hai loại than khác nhau ra sao?

Than hoạt tính $\text{K}_2\text{CO}_3$ đạt hiệu suất khử màu cực đại $92,17%$ ở điều kiện $\text{pH} = 8$, thời gian tiếp xúc 240 phút và liều lượng vật liệu $1\text{ g/L}$. Trong khi đó, than cốc Mắc-ca chỉ đạt hiệu suất tối đa $88,41%$ ở điều kiện $\text{pH} = 7$, thời gian tiếp xúc 240 phút và đòi hỏi liều lượng vật liệu cao gấp đôi ($2\text{ g/L}$).

5. Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt nào được xây dựng trong khóa luận?

Nghiên cứu sử dụng mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir dạng tuyến tính hóa để mô tả mối quan hệ giữa dung lượng hấp phụ cân bằng $q$ và nồng độ chất màu $C$, qua đó xác định dung lượng hấp phụ cực đại $q_{\text{max}}$ và hằng số ái lực $K_L$ của vật liệu đối với phẩm màu Methylene Orange.


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Cao Văn Mỹ Như đã nghiên cứu thành công quy trình điều chế than hoạt tính từ vỏ hạt Mắc-ca tỉnh Lâm Đồng bằng tác nhân hóa học $\text{K}_2\text{CO}_3$ nhằm xử lý chất màu Methylene Orange trong nước thải dệt nhuộm. Vật liệu sau khi hoạt hóa ở $650^\circ\text{C}$ sở hữu hệ mao quản xốp phát triển cùng các nhóm chức bề mặt phong phú, mang lại hiệu suất khử màu đạt $92,17%$ ở liều lượng tối ưu $1\text{ g/L}$, vượt trội so với than cốc chưa hoạt hóa. Việc thiết lập mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho việc định lượng cân bằng hấp phụ và mở ra tiềm năng lớn trong việc ứng dụng phụ phẩm sinh khối Mắc-ca vào công nghệ xử lý nước thải công nghiệp.