Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ô nhiễm nguồn nước do các hợp chất nitơ, đặc biệt là ion amoni ($\text{NH}_4^+$), đang là một trong những thách thức môi trường cấp bách tại Việt Nam. Quá trình xuyên thấm từ nước mặt qua các tầng địa chất thủy văn khiến nguồn nước ngầm tại nhiều địa phương bị nhiễm amoni nghiêm trọng. Theo các số liệu khảo sát được trích dẫn trong đồ án, khu vực đồng bằng Bắc Bộ (bao gồm Hà Tây, Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình, Hải Dương, Hưng Yên, Thái Bình và phía nam Hà Nội) có xác suất nguồn nước ngầm nhiễm amoni vượt tiêu chuẩn nước sinh hoạt ($3\text{ mg/l}$) lên tới 70% – 80%. Điển hình tại tỉnh Hà Nam, mẫu nước tại huyện Lý Nhân có hàm lượng amoni đạt $11,8\text{ mg/l}$ (vượt 7,8 lần quy chuẩn cũ và gấp nhiều lần quy chuẩn hiện hành), tại huyện Duy Tiên đạt $93,8\text{ mg/l}$; tại trạm nước ngầm Đông Thạch (huyện Hóc Môn, TP. Hồ Chí Minh), nồng độ amoni ghi nhận mức $68,73\text{ mg/l}$.

Trong môi trường nước ngầm có độ pH dao động từ 6 đến 8, nitơ tồn tại chủ yếu ở dạng ion $\text{NH}_4^+$. Khi khai thác lên bề mặt và tiếp xúc với oxy, amoni dễ dàng bị vi sinh vật chuyển hóa thành nitrit ($\text{NO}_2^-$) và nitrat ($\text{NO}_3^-$). Các hợp chất này khi đi vào cơ thể người sẽ oxy hóa hemoglobin thành methemoglobin ($\text{Met-Hb}$), làm mất khả năng vận chuyển oxy trong máu, gây ra hội chứng xanh xao thiếu oxy ở trẻ sơ sinh (hội chứng Blue Baby) và nguy cơ hình thành nitrosamine gây ung thư khi kết hợp với các gốc amin. Đồng thời, amoni cản trở công nghệ xử lý sắt, mangan và làm giảm hiệu quả khử trùng bằng clo do tạo thành chloramine có hoạt tính diệt khuẩn yếu, đồng thời sinh ra các phụ phẩm độc hại như trihalomethane (THM) và axit axetic halogen (HAA).

Song song với thực trạng trên, Việt Nam là quốc gia nông nghiệp phát sinh khối lượng lớn phụ phẩm sinh khối mỗi năm. Trong đó, lõi ngô là nguồn phế phẩm dồi dào, khó phân hủy tự nhiên do chứa hàm lượng lớn xenlulozơ, hemixenlulozơ và lignin. Việc xả thải hoặc đốt bỏ lõi ngô gây lãng phí tài nguyên và ô nhiễm môi trường. Trước đó, một số nghiên cứu đã sử dụng axit photphoric ($\text{H}_3\text{PO}_4$) hoặc axit nitric ($\text{HNO}_3$) để biến tính phụ phẩm nông nghiệp, tuy nhiên việc sử dụng axit sunfuric ($\text{H}_2\text{SO}_4$) đậm đặc để hoạt hóa hóa học lõi ngô nhằm chế tạo vật liệu hấp phụ chọn lọc amoni trong môi trường nước vẫn còn hạn chế.

Mục đích nghiên cứu: Tận dụng nguồn phế phẩm nông nghiệp là lõi ngô để biến tính thành chất hấp phụ xử lý ion amoni ra khỏi môi trường nước.

Nhiệm vụ nghiên cứu:

  1. Xây dựng quy trình hoạt hóa lõi ngô bằng axit sunfuric ($\text{H}_2\text{SO}_4$) nhằm nâng cao khả năng xử lý amoni trong nước.
  2. Khảo sát một số đặc điểm cấu trúc và hình thái bề mặt của vật liệu hấp phụ sau biến tính thông qua các phép phân tích hóa lý.
  3. Khảo sát khả năng hấp phụ đối với amoni và xác định các điều kiện công nghệ tối ưu cho quá trình hấp phụ (khối lượng chất hấp phụ, nồng độ ban đầu, thời gian tiếp xúc, pH và khả năng tái sinh).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Lõi ngô phế phẩm từ giống ngô lai đơn F1 NK67 (hãng Syngenta, thu gom tại tỉnh Lâm Đồng) và dung dịch chứa ion amoni pha chế từ muối amoni clorua ($\text{NH}_4\text{Cl}$).
  • Phạm vi nghiên cứu: Khảo sát thực nghiệm quy mô phòng thí nghiệm tại Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm, Trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu; thời gian thực hiện từ ngày 22/02/2016 đến ngày 22/06/2016.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng

  • Chu trình nitơ và sự chuyển hóa amoni: Quá trình cố định nitơ sinh học/hóa học, amoni hóa (khoáng hóa chất hữu cơ), nitrat hóa qua hai giai đoạn nhờ vi khuẩn Nitrosomonas ($\text{NH}_4^+ \rightarrow \text{NO}_2^-$) và Nitrobacter ($\text{NO}_2^- \rightarrow \text{NO}_3^-$), và phản ứng khử nitrat tạo khí $\text{N}_2$.
  • Thành phần hóa học của sinh khối lignocellulose: Lõi ngô gồm ba thành phần chính: xenlulozơ ($32,3% - 45,6%$), hemixenlulozơ ($39,8%$) và lignin ($6,7% - 13,9%$). Các mạch xenlulozơ liên kết với nhau bằng liên kết hydro và lực Van der Waals tạo thành các vùng kết tinh xen kẽ các vùng vô định hình.
  • Cơ chế hoạt hóa bằng axit sunfuric: $\text{H}_2\text{SO}_4$ có tính oxy hóa và háo nước mạnh, bẻ gãy các liên kết nội phân tử và giữa các mạch xenlulozơ/hemixenlulozơ, hòa tan một phần hemixenlulozơ, loại bỏ nước liên kết và tạo ra các nhóm chức axit (tâm hoạt tính trao đổi ion) trên bề mặt vật liệu.
  • Các mô hình đẳng nhiệt hấp phụ: Mô tả mối quan hệ cân bằng giữa lượng chất bị hấp phụ trên một đơn vị khối lượng vật liệu ($G$, đơn vị $\text{mg/g}$) và nồng độ chất bị hấp phụ tại thời điểm cân bằng ($C_{\text{cb}}$, đơn vị $\text{mg/l}$).
Mô hình đẳng nhiệt Dạng phương trình tuyến tính / toán học Bản chất hấp phụ mô tả
Langmuir $\frac{C_{\text{cb}}}{G} = \frac{1}{G_{\max} \cdot K} + \frac{C_{\text{cb}}}{G_{\max}}$ Hấp phụ đơn lớp trên bề mặt đồng nhất, không tương tác giữa các phân tử bị hấp phụ.
Freundlich $\ln G = \ln K + \frac{1}{n} \ln C_{\text{cb}} \quad (n > 1)$ Hấp phụ đa lớp trên bề mặt dị tính, năng lượng phân bố không đều.
Shlygin - Frumkin - Temkin $\theta = \frac{1}{f} \ln(a \cdot C)$ Tính đến sự suy giảm tuyến tính của nhiệt hấp phụ theo độ che phủ bề mặt.
Brunauer - Emmett - Teller (BET) $\frac{p}{V(p^0 - p)} = \frac{1}{V_m C} + \frac{C - 1}{V_m C} \frac{p}{p^0}$ Hấp phụ vật lý đa lớp.
  • Quy chuẩn chất lượng nước đối chiếu: Quyết định số 1329/2002/BYT/QĐ của Bộ Y tế quy định nồng độ $\text{NH}_4^+ < 1,5\text{ mg/l}$; Tiêu chuẩn Cộng đồng Châu Âu (EC 80/778/EEC) quy định $\text{NH}_4^+ < 0,5\text{ mg/l}$; Tiêu chuẩn ngành xây dựng 20 TCN 33-85 quy định $\text{NH}_4^+ < 3\text{ mg/l}$.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và phân tích

  1. Phương pháp trắc quang xác định amoni (Phenat method): Dựa trên phản ứng giữa amoniac với natri hypoclorit ($\text{NaClO}$) và phenol dưới sự có mặt của chất xúc tác natri nitroprusside ($\text{Na}_2[\text{Fe}(\text{CN})_5\text{NO}]\cdot 2\text{H}_2\text{O}$) trong môi trường kiềm để tạo thành phức màu xanh indophenol. Đo mật độ quang tại bước sóng cực đại $\lambda = 640\text{ nm}$ trên máy quang phổ tử ngoại - khả kiến UV-Vis GENESYS 10uv.
  2. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD): Xác định sự biến đổi pha tinh thể và pha vô định hình của vật liệu trước và sau biến tính trên thiết bị D8-ADVANCE (điện áp gia tốc $40\text{ kV}$, cường độ dòng $40\text{ mA}$, bức xạ $\text{Cu-K}_\alpha$, tấm lọc Ni, dải quét $2\theta$ từ $5^\circ$ đến $70^\circ$, bước quét $0,01^\circ 2\theta / 2\text{s}$).
  3. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM): Quan sát hình thái vi cấu trúc, độ xốp và sự phát triển của hệ thống mao quản bề mặt vật liệu.
  4. Phương pháp xử lý số liệu hấp phụ: Dung lượng hấp phụ cân bằng được tính toán qua công thức: $$G = \frac{(C_0 - C_{\text{cb}}) \cdot V}{m}$$ Trong đó: $C_0$ và $C_{\text{cb}}$ là nồng độ amoni ban đầu và cân bằng ($\text{mg/l}$); $V$ là thể tích dung dịch ($\text{l}$); $m$ là khối lượng chất hấp phụ ($\text{g}$).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận về chu trình chuyển hóa nitơ trong tự nhiên, các nguồn phát sinh ô nhiễm hợp chất nitơ trong các loại nước thải (sinh hoạt, đô thị, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông thủy và nước rác rỉ). Tác giả phân tích chuyên sâu độc tính của ion amoni đối với sức khỏe con người và hệ sinh thái thủy vực, đồng thời so sánh ưu nhược điểm của sáu phương pháp xử lý amoni phổ biến:

  • Phương pháp clo hóa điểm đột biến: Chi phí thấp nhưng tiêu tốn lượng clo lớn, tạo phụ phẩm clo hữu cơ gây ung thư (THM, HAA).
  • Phương pháp kiềm hóa và làm thoáng (Stripping): Cần nâng pH lên xấp xỉ 11 và tiêu tốn lưu lượng khí rất lớn ($16.000\text{ m}^3$ không khí/$\text{m}^3$ nước), khó xử lý triệt để xuống dưới $1,5\text{ mg/l}$.
  • Phương pháp ozon hóa xúc tác bromua ($\text{Br}^-$): Hiệu quả khử amoni tốt nhưng chi phí thiết bị và vận hành cao.
  • Phương pháp trao đổi ion: Khả năng xử lý sâu nhưng chi phí vật liệu nhựa trao đổi ion đắt tiền, quá trình tái sinh phức tạp.
  • Phương pháp sinh học (Nitrat hóa - Khử nitrat): Đòi hỏi kiểm soát nghiêm ngặt nồng độ oxy hòa tan và thời gian lưu nước.
  • Phương pháp hấp phụ: Thích hợp để xử lý nồng độ thấp đưa về tiêu chuẩn nước cấp sinh hoạt, đặc biệt kinh tế khi tận dụng vật liệu sinh khối biến tính.

Chương này cũng tổng thuật chi tiết cấu tạo thực vật học của lõi ngô gồm lớp trấu ngô ngoài cùng (chaff), lớp vòng gỗ cứng (woody ring) và phần lõi xốp mềm (pith), cùng lý thuyết hoạt hóa than hoạt tính bằng phương pháp vật lý ($\text{CO}_2$, hơi nước ở $800^\circ\text{C} - 850^\circ\text{C}$) và phương pháp hóa học ($\text{H}_2\text{SO}_4$, $\text{ZnCl}_2$, $\text{H}_3\text{PO}_4$).

Chương 2: Thực nghiệm

Chương 2 mô tả chi tiết hóa chất, trang thiết bị và quy trình công nghệ chế tạo vật liệu hấp phụ từ lõi ngô:

  1. Chuẩn bị lõi ngô nguyên liệu: Lõi ngô thu gom được cắt nhỏ, ngâm nước cất trong 24 giờ để loại bỏ tạp chất cơ học, phơi khô tự nhiên và sấy ở nhiệt độ $90^\circ\text{C}$ trong 6 giờ để hạ độ ẩm xuống dưới 5%.
  2. Hoạt hóa và xử lý hóa nhiệt:
    • Ngâm mẫu lõi ngô nguyên liệu với $\text{H}_2\text{SO}_4$ theo tỷ lệ khối lượng 1:1.
    • Lọc, rửa nhiều lần bằng nước cất, sau đó ngâm trong dung dịch $\text{NaHCO}_3\text{ 2}%$ trong 24 giờ để trung hòa axit dư thừa.
    • Rửa sạch lại bằng nước cất đến khi dịch lọc đạt môi trường trung tính ($\text{pH} \approx 7$).
    • Xử lý nhiệt trong lò nung trong 2 giờ nhằm loại bỏ nước liên kết và khí $\text{CO}_2$, sau đó nghiền và sàng lấy dải kích thước hạt từ $0,25\text{ mm}$ đến $2\text{ mm}$.
  3. Khảo sát các thông số chế tạo vật liệu:
    • Nồng độ $\text{H}_2\text{SO}_4$: $40%$, $60%$, $80%$, $90%$ và $97%$.
    • Thời gian ngâm axit: 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42 và 48 giờ.
    • Nhiệt độ xử lý nhiệt: $100^\circ\text{C}$, $200^\circ\text{C}$, $300^\circ\text{C}$, $400^\circ\text{C}$, $500^\circ\text{C}$, $600^\circ\text{C}$, $700^\circ\text{C}$ và $800^\circ\text{C}$.
  4. Khảo sát quá trình hấp phụ amoni: Thực hiện trên máy lắc ngang với tốc độ $120\text{ vòng/phút}$, thay đổi lần lượt: khối lượng chất hấp phụ ($0,05\text{ g} - 1,80\text{ g}$ cho $100\text{ ml}$ dung dịch $\text{NH}_4\text{Cl}\text{ 100 mg/l}$); nồng độ amoni ban đầu ($1\text{ mg/l} - 200\text{ mg/l}$); thời gian hấp phụ ($30 - 210\text{ phút}$); và giá trị pH ($1 - 8$, điều chỉnh bằng dung dịch $\text{HCl}\text{ 1M}$ và $\text{NaOH}\text{ 1M}$).
  5. Khảo sát tái sinh vật liệu: Đánh giá khả năng tái hấp phụ của vật liệu sau khi xử lý giải hấp và hoạt hóa nhiệt lại ở $300^\circ\text{C}$.

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương 3 trình bày các kết quả phân tích cấu trúc, đường chuẩn trắc quang và đánh giá động học - cân bằng hấp phụ:

  • Đặc trưng cấu trúc vật liệu:
    • Giản đồ XRD: Xuất hiện các pic đặc trưng của xenlulozơ pha tinh thể tại các góc $2\theta = 14,3^\circ$; $16,0^\circ$; $22,2^\circ$ và pic xenlulozơ pha vô định hình tại $2\theta = 18,3^\circ$. Cường độ pic tại $2\theta = 16^\circ$ ($5,5314$) và $2\theta = 18,3^\circ$ ($4,8388$) không thay đổi đáng kể trước và sau khi xử lý axit. Điều này chứng minh tác nhân $\text{H}_2\text{SO}_4$ ở điều kiện thực nghiệm không phá hủy cấu trúc tinh thể của xenlulozơ mà chủ yếu hòa tan pha hemixenlulozơ, biến đổi lignin và loại bỏ nước mao quản.
    • Ảnh hiển vi điện tử SEM: Mẫu lõi ngô nguyên liệu có cấu trúc bề mặt đặc, hệ thống lỗ xốp phân bố lộn xộn và số lượng rất ít. Sau khi biến tính bằng axit và xử lý nhiệt, bề mặt hình thành mạng lưới mao quản phát triển dày đặc, đồng đều với cấu trúc xốp dạng tổ ong, tạo diện tích tiếp xúc lớn thuận lợi cho quá trình lưu giữ ion amoni.
+-----------------------------------------------------------------------+
| Bảng số liệu xây dựng đường chuẩn amoni bằng phương pháp Phenat       |
| (Đo quang phổ hấp thụ ở bước sóng cực đại λ = 640 nm)                 |
+-----+----------------------------------+------------------------------+
| STT | Nồng độ NH4+ ban đầu C0 (mg/l)   | Độ hấp thụ quang (A)         |
+-----+----------------------------------+------------------------------+
|  1  |                 1                |             14,7             |
|  2  |                10                |             29,9             |
|  3  |                30                |             45,9             |
|  4  |                50                |             71,2             |
|  5  |               100                |            126,3             |
|  6  |               150                |            201,1             |
|  7  |               200                |            246,2             |
+-----+----------------------------------+------------------------------+
  • Phương trình đường chuẩn trắc quang: Dãy nồng độ chuẩn từ $1\text{ mg/l}$ đến $200\text{ mg/l}$ cho phương trình hồi quy tuyến tính có dạng: $$y = 1,183x + 13,58 \quad \text{với hệ số tương quan } R^2 = 0,996 \ (R = 0,998)$$ Phương trình này được sử dụng xuyên suốt để tính toán nồng độ ion $\text{NH}_4^+$ còn lại trong dung dịch sau các quá trình thực nghiệm.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính rút ra từ thực nghiệm

  • Xác lập thành công quy trình điều chế vật liệu hấp phụ từ lõi ngô biến tính bằng $\text{H}_2\text{SO}_4$ qua các công đoạn: ngâm chiết tạp chất, sấy khô ($90^\circ\text{C}$, 6h), hoạt hóa axit, trung hòa bằng $\text{NaHCO}_3\text{ 2}%$, xử lý nhiệt và phân loại kích thước hạt ($0,25 - 2\text{ mm}$).
  • Phân tích hóa lý khẳng định quá trình hoạt hóa bằng $\text{H}_2\text{SO}_4$ giúp hòa tan chọn lọc hemixenlulozơ và phát triển cấu trúc rỗng xốp tổ ong trên nền khung xenlulozơ bền vững mà không làm suy thoái tinh thể xenlulozơ.
  • Xây dựng hoàn chỉnh đường chuẩn phân tích trắc quang xác định nồng độ amoni bằng phức màu indophenol ở bước sóng $640\text{ nm}$ với độ tin cậy cao ($R^2 = 0,996$).
  • Đánh giá định lượng ảnh hưởng của các thông số công nghệ (nồng độ axit, thời gian ngâm, nhiệt độ nung, khối lượng chất hấp phụ, nồng độ chất tan, thời gian tiếp xúc và pH môi trường) đến dung lượng hấp phụ amoni.
  • Khẳng định khả năng tái sinh và tái sử dụng của vật liệu hấp phụ thông qua phương pháp giải hấp và xử lý nhiệt ở $300^\circ\text{C}$.

Giải pháp và khuyến nghị của tác giả

  • Tận dụng nguồn phế phẩm lõi ngô sẵn có tại địa phương để sản xuất vật liệu hấp phụ chi phí thấp, thân thiện với môi trường nhằm thay thế một phần than hoạt tính thương mại đắt tiền.
  • Ứng dụng vật liệu vào các công trình xử lý nước ngầm nhiễm amoni quy mô nhỏ hoặc xử lý nước cấp sinh hoạt ở vùng nông thôn.

Đóng góp mới của đề tài

  • Khác với các nghiên cứu tiền nhiệm chủ yếu sử dụng $\text{H}_3\text{PO}_4$ hoặc $\text{HNO}_3$, đề tài đã chứng minh tính khả thi của việc sử dụng axit vô cơ mạnh $\text{H}_2\text{SO}_4$ để biến tính lõi ngô. Quá trình này tạo ra vật liệu có mật độ mao quản cao, giàu tâm trao đổi ion và đạt hiệu quả hấp phụ amoni tốt từ nguồn nước.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

  • Nghiên cứu mới dừng lại ở quy mô thực nghiệm gián đoạn (batch adsorption) trong phòng thí nghiệm trên mẫu dung dịch amoni nhân tạo ($\text{NH}_4\text{Cl}$ pha trong nước cất), chưa tiến hành thử nghiệm trên các nguồn nước ngầm hoặc nước thải tự nhiên vốn chứa nhiều ion cạnh tranh ($\text{Ca}^{2+}$, $\text{Mg}^{2+}$, $\text{Fe}^{2+}$, $\text{Na}^+$).
  • Chưa khảo sát diện tích bề mặt riêng theo phương pháp BET và thể tích mao quản cụ thể để đối chiếu định lượng tuyệt đối với các loại than hoạt tính thương phẩm.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Thực hiện khảo sát trên mô hình cột hấp phụ dòng chảy liên tục (fixed-bed column) để đánh giá đường cong xuyên phá (breakthrough curve) trong điều kiện vận hành thực tế.
  • Mở rộng nghiên cứu khả năng xử lý đồng thời amoni cùng các ion kim loại nặng và hợp chất hữu cơ trên nguồn nước ngầm thực tế tại các điểm nóng ô nhiễm.
  • Tối ưu hóa quy trình tái sinh vật liệu để nâng cao số chu kỳ làm việc và tính toán sơ bộ chi phí sản xuất ở quy mô bán công nghiệp.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn đối với sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu thuộc các chuyên ngành Kỹ thuật Hóa học, Hóa dầu, Công nghệ Môi trường và Khoa học Vật liệu.

Các nội dung có giá trị tham khảo ứng dụng cao bao gồm:

  1. Quy trình thực nghiệm hoạt hóa sinh khối: Phương pháp chi tiết từ khâu tiền xử lý, tỷ lệ phối trộn axit, kỹ thuật trung hòa bằng muối kiềm yếu $\text{NaHCO}_3$ đến chế độ xử lý nhiệt.
  2. Quy trình phân tích trắc quang amoni: Hướng dẫn từng bước pha chế các hệ dung dịch thuốc thử (Phenol stock, natri hypoclorit, natri citrat, natri nitroprusside) và cách thiết lập dãy chuẩn trắc quang đo phức màu indophenol ở bước sóng $640\text{ nm}$.
  3. Dữ liệu phân tích cấu trúc XRD và ảnh SEM: Cung cấp phổ nhiễu xạ và hình thái học bề mặt điển hình của vật liệu lignocellulose trước và sau khi xử lý hóa học.

Câu hỏi thường gặp

1. Giống ngô và nguồn gốc nguyên liệu được tác giả sử dụng trong nghiên cứu là gì?

Tác giả sử dụng phế phẩm lõi ngô thu được từ giống ngô lai đơn F1 NK67 do hãng Syngenta sản xuất, được gieo trồng và thu hoạch tại tỉnh Lâm Đồng.

2. Thành phần hóa học chính của lõi ngô thô bao gồm những hợp chất nào?

Theo số liệu phân tích cơ sở được công bố trong đồ án, thành phần hóa học của lõi ngô gồm có: xenlulozơ chiếm từ $32,3%$ đến $45,6%$, hemixenlulozơ chiếm $39,8%$, và lignin chiếm từ $6,7%$ đến $13,9%$.

3. Phương pháp phân tích nào được dùng để xác định hàm lượng amoni trong dung dịch?

Tác giả sử dụng phương pháp phân tích trắc quang Phenat (tạo phức màu xanh indophenol giữa amoniac, phenol và natri hypoclorit dưới xúc tác natri nitroprusside). Mật độ quang của dung dịch được đo ở bước sóng cực đại $\lambda = 640\text{ nm}$ trên máy quang phổ UV-Vis GENESYS 10uv.

4. Kết quả phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) cho thấy điều gì về cấu trúc xenlulozơ sau biến tính axit?

Giản đồ XRD cho thấy các pic đặc trưng của xenlulozơ tinh thể tại $2\theta = 14,3^\circ$; $16,0^\circ$; $22,2^\circ$ và pic xenlulozơ vô định hình tại $2\theta = 18,3^\circ$ có cường độ gần như không đổi trước và sau khi biến tính (cụ thể tại $2\theta = 16^\circ$ cường độ đều đạt $5,5314$; tại $2\theta = 18,3^\circ$ đều đạt $4,8388$). Điều này chứng minh tác nhân $\text{H}_2\text{SO}_4$ không phá vỡ cấu trúc xenlulozơ tinh thể mà chủ yếu hòa tan hemixenlulozơ và biến đổi pha lignin.

5. Vật liệu hấp phụ sau khi bão hòa amoni được tái sinh bằng phương pháp nào?

Chất hấp phụ đã qua sử dụng được thu hồi bằng phương pháp lọc tách, rửa sạch các ion dư bám trên bề mặt bằng nước cất, sau đó đưa vào lò nung xử lý nhiệt giải hấp ở nhiệt độ $300^\circ\text{C}$ trước khi tiến hành các chu trình tái hấp phụ tiếp theo.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Bùi Thị Thùy Dung đã nghiên cứu thành công quy trình chế tạo vật liệu hấp phụ từ nguồn phế phẩm lõi ngô biến tính bằng axit sunfuric $\text{H}_2\text{SO}_4$ để loại bỏ ion amoni ra khỏi nước. Kết quả phân tích XRD và SEM chứng minh vật liệu sau hoạt hóa duy trì được khung xenlulozơ bền vững đồng thời phát triển cấu trúc mạng lưới mao quản tổ ong đồng đều. Các thông số động học, cân bằng hấp phụ và phương pháp phân tích trắc quang Phenat tại bước sóng $640\text{ nm}$ được thiết lập với độ tin cậy cao ($R^2 = 0,996$). Công trình mở ra tiềm năng ứng dụng thực tiễn trong việc tận dụng phụ phẩm nông nghiệp tạo ra vật liệu xử lý nước chi phí thấp, thân thiện với môi trường.