Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu tái sinh than hoạt tính bằng phương pháp hóa học

Luận văn thạc sĩ HUS nghiên cứu phương pháp hóa học tái sinh than hoạt tính, mang lại giải pháp bền vững cho môi trường và công nghiệp.

• Tác giả: Nguyễn Mạnh Tiến
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Ngọc Duy
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Hóa Lý Thuyết Và Hóa Lý
• Đề tài: Nghiên Cứu Tái Sinh Than Hoạt Tính Bằng Phương Pháp Hóa Học
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỤC LỤC
• 1.1. Tình hình ô nhiễm môi trường ở Việt Nam
• 1.2. Ô nhiễm từ công nghiệp dệt nhuộm
• 1.3. Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm
• 1.4. Tái sinh than hoạt tính
• 1.5. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.5.1. Mục đích nghiên cứu
• 1.5.2. Nội dung nghiên cứu
• 1.5.3. Hóa chất và thiết bị
• 1.5.4. Quy trình nghiên cứu
• 1.5.5. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm
• 1.6. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 1.6.1. Các đặc trưng của vật liệu hấp phụ
• 1.6.2. Động học hấp phụ RB 19 trên than hoạt tính
• 1.6.3. Đẳng nhiệt hấp phụ RB 19 trên than hoạt tính
• 1.6.4. Kết quả tái sinh than hoạt tính sau hấp phụ
• 1.6.5. Khả năng hấp phụ của than ban đầu
• 1.6.6. Ảnh hưởng của tỉ lệ Fe(II):H2O2
• 1.6.7. Ảnh hưởng của tỉ lệ Fe(II): COD
• 1.6.8. Ảnh hưởng số lần tái sinh
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• MỞ ĐẦU

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu tái sinh than hoạt tính bằng phương pháp hóa học

Nghiên cứu tái sinh than hoạt tính bằng phương pháp hóa học đang trở thành một chủ đề nóng trong lĩnh vực xử lý ô nhiễm môi trường. Than hoạt tính là một trong những vật liệu hấp phụ hiệu quả nhất, được sử dụng rộng rãi trong việc xử lý nước thải, đặc biệt là trong ngành dệt nhuộm. Tuy nhiên, sau một thời gian sử dụng, than hoạt tính sẽ bị bão hòa và cần được tái sinh để duy trì hiệu suất. Phương pháp hóa học được xem là một giải pháp khả thi để tái sinh than hoạt tính, giúp giảm chi phí và bảo vệ môi trường.

1.1. Tại sao cần tái sinh than hoạt tính

Tái sinh than hoạt tính không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn giảm thiểu lượng chất thải ra môi trường. Khi than hoạt tính bị bão hòa, việc thay thế bằng than mới sẽ tạo ra một lượng lớn chất thải. Tái sinh giúp phục hồi tính chất hấp phụ của than, từ đó nâng cao hiệu quả xử lý nước thải.

1.2. Các phương pháp tái sinh than hoạt tính hiện nay

Có nhiều phương pháp tái sinh than hoạt tính, bao gồm phương pháp nhiệt, phương pháp hóa học và phương pháp sinh học. Trong đó, phương pháp hóa học được đánh giá cao về khả năng phục hồi nhanh chóng và hiệu quả. Các hóa chất như H2O2, NaOH thường được sử dụng để tái sinh than hoạt tính.

II. Vấn đề ô nhiễm môi trường từ nước thải dệt nhuộm

Ngành dệt nhuộm là một trong những ngành công nghiệp gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nhất. Nước thải từ ngành này chứa nhiều chất độc hại, bao gồm thuốc nhuộm và hóa chất tẩy rửa. Việc xử lý nước thải dệt nhuộm đang gặp nhiều thách thức do tính chất phức tạp của các hợp chất trong nước thải.

2.1. Tác động của ô nhiễm nước thải dệt nhuộm

Ô nhiễm từ nước thải dệt nhuộm không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng nước mà còn gây hại cho sức khỏe con người và hệ sinh thái. Các hợp chất hữu cơ bền trong nước thải có thể tích tụ trong môi trường, gây ra các vấn đề nghiêm trọng về sức khỏe.

2.2. Thách thức trong xử lý nước thải dệt nhuộm

Các công nghệ xử lý hiện tại thường không đáp ứng được yêu cầu về hiệu suất và chi phí. Nhiều phương pháp xử lý như hấp phụ, keo tụ, và ôxi hóa tiên tiến đều có nhược điểm riêng, khiến cho việc xử lý nước thải dệt nhuộm trở nên khó khăn.

III. Phương pháp hóa học trong tái sinh than hoạt tính

Phương pháp hóa học là một trong những giải pháp hiệu quả nhất để tái sinh than hoạt tính. Phương pháp này sử dụng các hóa chất để phục hồi tính chất hấp phụ của than, giúp tăng cường hiệu suất xử lý nước thải.

3.1. Nguyên lý hoạt động của phương pháp hóa học

Phương pháp hóa học hoạt động dựa trên nguyên lý phản ứng hóa học giữa than hoạt tính và các hóa chất tái sinh. Các phản ứng này giúp loại bỏ các chất bám dính trên bề mặt than, phục hồi khả năng hấp phụ của nó.

3.2. Các hóa chất thường sử dụng trong tái sinh

Một số hóa chất phổ biến được sử dụng trong tái sinh than hoạt tính bao gồm H2O2, NaOH và các hợp chất oxi hóa khác. Những hóa chất này giúp phá vỡ các liên kết hóa học giữa các chất ô nhiễm và bề mặt than, từ đó phục hồi tính chất hấp phụ.

IV. Ứng dụng thực tiễn của than hoạt tính tái sinh

Việc tái sinh than hoạt tính bằng phương pháp hóa học không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn mang lại nhiều lợi ích cho môi trường. Các ứng dụng thực tiễn của than hoạt tính tái sinh đang ngày càng được mở rộng trong nhiều lĩnh vực.

4.1. Ứng dụng trong xử lý nước thải

Than hoạt tính tái sinh có thể được sử dụng để xử lý nước thải trong ngành dệt nhuộm, giúp loại bỏ các chất ô nhiễm bền và cải thiện chất lượng nước thải trước khi thải ra môi trường.

4.2. Ứng dụng trong lĩnh vực môi trường

Ngoài việc xử lý nước thải, than hoạt tính tái sinh còn được ứng dụng trong các lĩnh vực khác như lọc không khí, xử lý khí thải và trong các hệ thống xử lý nước uống, giúp bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu tái sinh than hoạt tính

Nghiên cứu tái sinh than hoạt tính bằng phương pháp hóa học đang mở ra nhiều triển vọng mới trong việc xử lý ô nhiễm môi trường. Với những lợi ích mà nó mang lại, phương pháp này có thể trở thành một giải pháp bền vững cho ngành công nghiệp dệt nhuộm và các ngành khác.

5.1. Tương lai của công nghệ tái sinh

Công nghệ tái sinh than hoạt tính sẽ tiếp tục phát triển với sự hỗ trợ của các nghiên cứu mới và công nghệ tiên tiến. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả xử lý và giảm thiểu chi phí cho các doanh nghiệp.

5.2. Định hướng nghiên cứu trong tương lai

Các nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tái sinh, phát triển các hóa chất mới và cải thiện hiệu suất xử lý nước thải, từ đó góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Công nghiệp dệt may Việt Nam giữ vai trò xung kích trong nền kinh tế quốc dân với kim ngạch xuất khẩu đạt 27,9 tỉ USD vào năm 2016, hướng tới mục tiêu 36 - 38 tỉ USD vào năm 2020 và 64 - 67 tỉ USD vào năm 2030, thu hút hơn 2,5 triệu lao động chiếm khoảng 20% lực lượng lao động công nghiệp toàn quốc. Tuy nhiên, ngành sản xuất này đối mặt với áp lực môi trường cực kỳ nghiêm trọng khi lượng nước tiêu thụ trung bình dao động từ 12 đến 300 m3 cho mỗi tấn vải thành phẩm. Theo kết quả thanh kiểm tra của cơ quan quản lý môi trường trên 17 cơ sở dệt may, chỉ có 1 cơ sở đạt chuẩn xả thải loại A về độ màu và 5 cơ sở đạt loại B, phần lớn các đơn vị còn lại xả thải trực tiếp hoặc xử lý chưa đạt yêu cầu ra các lưu vực sông.

Vấn đề cốt lõi nằm ở đặc tính bền vững và khó phân hủy của thuốc nhuộm hữu cơ tổng hợp, đặc biệt là các hợp chất màu hoạt tính như Reactive Blue 19 (RB19). Trong các giải pháp xử lý, công nghệ hấp phụ bằng than hoạt tính được đánh giá cao nhờ hiệu suất vượt trội và quy trình vận hành đơn giản. Dẫu vậy, chi phí thay mới vật liệu khi than bão hòa tạo nên rào cản kinh tế rất lớn cho doanh nghiệp. Luận văn thạc sĩ khoa học chuyên ngành Hóa lý thuyết và Hóa lý tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội năm 2019 tập trung giải quyết bài toán này thông qua đề tài nghiên cứu động học hấp phụ và khả năng tái sinh than hoạt tính bằng hệ phản ứng oxy hóa Fenton. Kết quả nghiên cứu mở ra giải pháp công nghệ tuần hoàn vật liệu, giúp than hoạt tính phục hồi trên 80% dung lượng hấp phụ sau 5 chu kỳ tái sinh, cắt giảm chi phí xử lý và ngăn ngừa ô nhiễm thứ cấp hiệu quả.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết tương tác bề mặt dị thể và quá trình oxy hóa nâng cao (AOPs). Về cơ chế hấp phụ, quá trình lưu giữ các phân tử phẩm màu hữu cơ trên cấu trúc xốp của than hoạt tính được mô tả thông qua mô hình động học bậc một Lagergren và mô hình đẳng nhiệt hấp phụ đơn lớp Langmuir. Mô hình Lagergren giả định tốc độ chiếm giữ các vị trí hấp phụ tỷ lệ thuận với số lượng tâm còn trống trên bề mặt vật liệu, trong khi mô hình Langmuir thiết lập trạng thái cân bằng động khi các phân tử chất tan bao phủ đơn lớp đồng nhất trên bề mặt chất hấp phụ mà không có sự tương tác tương hỗ giữa các phân tử bị hấp phụ.

Về cơ chế tái sinh hóa học, nghiên cứu ứng dụng phản ứng Fenton dựa trên sự tương tác giữa ion Fe(II) và hydro peroxit (H2O2) trong môi trường axit. Quá trình này kích hoạt sự hình thành các gốc tự do hydroxyl (OH•) có thế oxy hóa cực mạnh (2,8 V), chỉ đứng sau flo. Các gốc OH• phản ứng không chọn lọc, tấn công trực tiếp và bẻ gãy các liên kết vòng thơm, cầu nối sunfonat và nhóm mang màu của phân tử thuốc nhuộm RB19 bị giữ trong mao quản than, chuyển hóa chúng thành các hợp chất trung gian mạch ngắn, CO2, nước và các ion vô cơ vô hại. Quá trình oxy hóa cục bộ này giúp giải phóng các tâm hoạt tính bề mặt mà không làm suy hao cấu trúc khung cacbon của than.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn vật liệu chính được sử dụng là than hoạt tính dạng hạt chế tạo từ tre do Công ty Cổ phần Trà Bắc sản xuất, được sàng tuyển chọn cỡ hạt đồng đều 1 - 2 mm, rửa sạch bằng nước cất và sấy khô ở 105 độ C trong 48 giờ. Cỡ mẫu nghiên cứu được thiết kế đồng bộ cho các thí nghiệm mẻ và lọc cột liên tục. Diện tích bề mặt riêng của than được đo lường chính xác bằng phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ N2 ở 77 K trên thiết bị TriStar II 3020 theo phương trình BET, xác định được giá trị 425 m2/g với đường kính mao quản trung bình từ 3,2 đến 3,7 nm.

Biến thiên nồng độ chất màu RB19 được theo dõi liên tục thông qua phép đo quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis ở bước sóng cực đại 592 nm theo định luật Lambert-Beer. Các thông số động học được khảo sát ở 6 nồng độ ban đầu (10, 20, 30, 40, 50, 60 mg/L) với nồng độ than 20 g/L, pH = 7 và lực ion cố định bởi NaNO3 10 mM. Đẳng nhiệt hấp phụ được tiến hành trong dải nồng độ rộng từ 100 đến 2225 mg/L trong 12 giờ. Thí nghiệm tái sinh thực hiện trên cột lọc thủy tinh đường kính 15 mm, chiều cao 300 mm chứa 10 g than, lưu lượng bơm định lượng 720 mL/giờ trong 1 giờ. Toàn bộ số liệu thực nghiệm được xử lý phi tuyến theo phương pháp bình phương tối thiểu bằng thuật toán Solver nhằm đảm bảo độ tin cậy và hạn chế tối đa sai số toán học.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã làm sáng tỏ các quy luật hóa lý quan trọng trong quá trình hấp phụ và hoàn nguyên than hoạt tính:

• Động học hấp phụ tuân theo mô hình bậc một Lagergren với độ tương thích rất cao. Khi nồng độ thuốc nhuộm ban đầu tăng từ 10 mg/L lên 60 mg/L, dung lượng hấp phụ cân bằng (qe) tăng đều đặn từ 0,42 mg/g lên 2,62 mg/g (tăng gấp hơn 6 lần), trong khi hằng số tốc độ hấp phụ (k) giảm từ 0,046 min^-1 xuống 0,011 min^-1, kéo dài thời gian đạt cân bằng từ 100 phút lên khoảng 500 phút.
• Đẳng nhiệt hấp phụ RB19 trên than tre tương thích hoàn hảo với phương trình Langmuir, xác định dung lượng hấp phụ cực đại (qm) đạt 30,1 mg/g với hằng số cân bằng b = 0,0095 L/mg. Đáng chú ý, mặc dù diện tích bề mặt riêng của than tre (425 m2/g) nhỏ hơn than gáo dừa (680 m2/g), dung lượng hấp phụ đối với RB19 lại cao gấp khoảng 10 lần.
• Hiệu quả tái sinh than phụ thuộc mật thiết vào tỷ lệ hóa chất trong hệ Fenton. Ở tỷ lệ Fe(II):H2O2 = 1:5, hiệu suất tái sinh đạt tối ưu. Khi nâng tỷ lệ Fe(II):COD từ 2,5:1 lên 5:1, dung lượng hấp phụ phục hồi tăng vọt từ 7,6 mg/g (đạt hiệu suất 60%) lên 11,8 mg/g (đạt hiệu suất 94% so với than ban đầu 12,3 mg).
• Khảo sát độ bền chu kỳ cho thấy khả năng duy trì hoạt tính ấn tượng qua 5 lần tái sinh liên tiếp: lần 1 đạt 96% (11,8 mg/g), lần 2 đạt 92% (11,3 mg/g), lần 3 đạt 92% (11,4 mg/g), lần 4 đạt 77% (9,5 mg/g) và lần 5 đạt 81% (10,0 mg/g).

Thảo luận kết quả

Các kết quả thực nghiệm được trực quan hóa qua hệ thống đồ thị đường cong thoát (breakthrough curves) và đường đẳng nhiệt hấp phụ. Nguyên nhân khiến hằng số tốc độ k suy giảm khi nồng độ chất màu tăng được giải thích là do sự phân bố năng lượng tâm hấp phụ không đồng nhất. Ở nồng độ thấp, các phân tử phẩm màu ưu tiên chiếm giữ các tâm hoạt tính mạnh ở bề mặt ngoài; khi nồng độ tăng cao, các phân tử phải khuếch tán chậm chạp vào sâu bên trong các mao quản nhỏ, tạo ra trở lực truyền khối lớn hơn.

Việc than tre có diện tích BET thấp hơn nhưng dung lượng hấp phụ RB19 vượt trội hơn than gáo dừa chứng minh diện tích bề mặt riêng không phải yếu tố quyết định duy nhất. RB19 là phân tử thuốc nhuộm hữu cơ cồng kềnh thuộc họ antraquinon, kích thước mao quản trung bình của than tre (3,2 - 3,7 nm) hoàn toàn phù hợp để phân tử thâm nhập, trong khi than gáo dừa chủ yếu chứa vi mao quản (< 2 nm) gây ra hiệu ứng cản trở lập thể. Trong quá trình tái sinh, khi tỷ lệ H2O2 quá cao (Fe:H2O2 = 1:10), lượng H2O2 dư thừa sẽ phản ứng với chính gốc OH• tạo ra gốc HO2• có hoạt tính oxy hóa yếu hơn nhiều, làm suy giảm hiệu quả tái sinh. Việc duy trì dung lượng hấp phụ trên 80% sau 5 chu kỳ khẳng định gốc OH• từ hệ Fenton đã khoáng hóa triệt để chất màu bám dính mà không gây phá hủy cấu trúc cơ học của than, vượt trội hơn hẳn phương pháp nhiệt phân vốn gây hao hụt 5 - 10% khối lượng than qua mỗi lần đốt.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các bằng chứng thực nghiệm thu được, luận văn đưa ra 4 nhóm khuyến nghị mang tính ứng dụng cao cho ngành xử lý nước thải:

• Ứng dụng quy trình tái sinh than hoạt tính bằng hệ Fenton tại chỗ (in-situ) cho các hệ thống cột lọc hấp phụ trong nhà máy dệt nhuộm, hướng tới mục tiêu duy trì hiệu suất thu hồi chất màu trên 85%, giảm thiểu 40 - 50% chi phí mua sắm than hoạt tính mới hàng năm.
• Chuẩn hóa tỷ lệ phối trộn hóa chất tái sinh với tỷ lệ mol tối ưu Fe(II):COD = 5:1 và Fe(II):H2O2 = 1:5, duy trì độ pH ổn định ở mức 3,0 trong buồng phản ứng và thời gian ngâm chiết 60 phút, sau đó rửa hoàn nguyên than bằng nước sạch về pH trung tính trước khi vận hành chu trình lọc mới.
• Thiết kế hệ thống hấp phụ cột lọc module hóa đa tầng kết hợp van đảo chiều tự động, cho phép luân phiên thực hiện giai đoạn hấp phụ và giai đoạn bơm dung dịch Fenton tái sinh tuần hoàn mà không cần tháo dỡ vật liệu ra khỏi tháp xử lý, triển khai thử nghiệm quy mô pilot công suất 5 - 10 m3/ngày đêm trong vòng 12 tháng.
• Doanh nghiệp sản xuất dệt may và các đơn vị tư vấn môi trường cần chủ động phối hợp với các cơ sở nghiên cứu khoa học để tiếp nhận chuyển giao công nghệ, xây dựng quy chuẩn an toàn hóa chất và biện pháp thu gom, xử lý triệt để lượng sắt dư sau quá trình tái sinh nhằm đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải quốc gia.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn là tài liệu tham khảo chuyên sâu và hữu ích cho nhiều nhóm bạn đọc trong lĩnh vực khoa học và kỹ thuật:

• Học viên cao học, nghiên cứu sinh và giảng viên các chuyên ngành Hóa lý, Kỹ thuật Hóa học, Khoa học Môi trường đang nghiên cứu về vật liệu hấp phụ xốp, công nghệ oxy hóa nâng cao AOPs và cơ chế phản ứng dị thể.
• Kỹ sư môi trường, chuyên viên kỹ thuật vận hành tại các nhà máy dệt may, xưởng nhuộm vải và các trạm xử lý nước thải công nghiệp tập trung có nhu cầu tối ưu hóa chi phí vận hành hệ thống lọc than.
• Các doanh nghiệp sản xuất và cung ứng than hoạt tính mong muốn nghiên cứu cải tiến cấu trúc mao quản của than có nguồn gốc sinh khối (như than tre, than gáo dừa) nhằm nâng cao giá trị thương phẩm cho các ứng dụng chuyên biệt.
• Cán bộ quản lý tại các cơ quan quản lý nhà nước về môi trường, ban quản lý khu công nghiệp cần cơ sở dữ liệu khoa học để thẩm định công nghệ và xây dựng hướng dẫn kỹ thuật xử lý nước thải ngành công nghiệp dệt may bền vững.

Câu hỏi thường gặp

Vì sao than tre có diện tích bề mặt nhỏ hơn than gáo dừa nhưng hấp phụ màu RB19 tốt hơn?

Phân tử thuốc nhuộm Reactive Blue 19 có cấu trúc cồng kềnh dạng antraquinon. Than tre sở hữu đường kính mao quản trung bình 3,2 - 3,7 nm (thuộc vùng mao quản trung bình), tạo điều kiện thuận lợi cho phân tử RB19 khuếch tán vào sâu bên trong. Trong khi đó, than gáo dừa chủ yếu là vi mao quản (< 2 nm) gây cản trở lập thể, khiến dung lượng hấp phụ của than tre cao gấp 10 lần than gáo dừa.

Tại sao tỷ lệ Fe(II):H2O2 = 1:5 cho hiệu quả tái sinh cao hơn tỷ lệ 1:10?

Khi tăng nồng độ hydro peroxit quá mức lên tỷ lệ 1:10, lượng H2O2 dư thừa sẽ đóng vai trò như một chất bắt giữ gốc tự do (scavenger), tiêu thụ trực tiếp các gốc hydroxyl mạnh theo phản ứng OH• + H2O2 tạo thành gốc HO2• có thế oxy hóa yếu hơn rất nhiều. Điều này làm suy giảm nồng độ gốc OH• hữu dụng để phá hủy thuốc nhuộm bám trên than.

Than hoạt tính sau 5 lần tái sinh bằng hệ Fenton duy trì được bao nhiêu phần trăm hiệu suất?

Kết quả thực nghiệm lọc cột liên tục cho thấy sau 5 chu kỳ hấp phụ và tái sinh bằng dung dịch Fenton ở điều kiện tối ưu, dung lượng hấp phụ của than vẫn đạt 10,0 mg/g, tương đương 81% so với dung lượng ban đầu (12,3 mg/g). Điều này chứng minh vật liệu có độ bền cấu trúc và khả năng tái sử dụng rất tốt.

Phương pháp tái sinh than bằng hệ Fenton có ưu điểm gì vượt trội so với tái sinh nhiệt?

Tái sinh nhiệt đòi hỏi gia nhiệt lên 800 - 1000 độ C gây tiêu tốn nhiều năng lượng, phát thải khí ô nhiễm và làm hao hụt 5 - 10% khối lượng than sau mỗi mẻ. Ngược lại, phương pháp Fenton diễn ra ở nhiệt độ phòng và áp suất thường, thực hiện trực tiếp tại cột lọc, không gây hao hụt khối lượng than và tiết kiệm chi phí đầu tư thiết bị.

Điều kiện tối ưu để thực hiện quá trình tái sinh than hoạt tính bằng hệ Fenton là gì?

Quá trình tái sinh than bão hòa phẩm màu RB19 đạt hiệu quả cao nhất khi thiết lập môi trường phản ứng ở pH = 3,0, tỷ lệ mol Fe(II):COD tính toán là 5:1, tỷ lệ mol Fe(II):H2O2 là 1:5 và thời gian tiếp xúc ngâm chiết trong cột duy trì trong 60 phút trước khi xả rửa hoàn nguyên.

Kết luận

• Luận văn đã xác định chính xác các đặc trưng lý hóa của than hoạt tính nguồn gốc từ tre với diện tích bề mặt BET đạt 425 m2/g và đường kính mao quản trung bình 3,2 - 3,7 nm.
• Động học hấp phụ thuốc nhuộm RB19 tuân theo mô hình bậc một Lagergren và đẳng nhiệt hấp phụ tương thích hoàn hảo với mô hình Langmuir với dung lượng cực đại đạt 30,1 mg/g.
• Xác lập thành công điều kiện tái sinh than tối ưu bằng hệ Fenton tại chỗ ở pH = 3, tỷ lệ Fe(II):COD = 5:1 và Fe(II):H2O2 = 1:5 trong thời gian 60 phút, đạt hiệu suất hoàn nguyên 96% ở chu kỳ đầu.
• Chứng minh tính ổn định vượt trội của vật liệu khi duy trì hiệu suất hấp phụ trên 80% sau 5 chu kỳ tái sinh liên tiếp mà không làm biến tính hay suy hao than.
• Khẳng định tính khả thi cao của công nghệ Fenton trong tái sinh than hoạt tính xử lý nước thải dệt nhuộm, mở ra hướng ứng dụng thử nghiệm pilot trong giai đoạn 6 - 12 tháng tới nhằm thúc đẩy kinh tế tuần hoàn trong công nghiệp. Quý độc giả và các đơn vị quan tâm có thể khai thác toàn văn công trình nghiên cứu để áp dụng trực tiếp vào thực tiễn sản xuất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Trong những năm vừa qua, nền kinh tế của nƣớc ta đã có những bƣớc phát triển vƣợt bậc, giúp đời sống vật chất và tinh thần của nhân dân đƣợc nâng cao. Những thành tựu đã đạt đƣợc có sự đóng góp chính của nền công nghiệp trong nƣớc. Do đó, chiến lƣợc phát triển công nghiệp luôn đƣợc Đảng, chính phủ quan tâm hàng đầu và coi đây là ngành chiếm tỉ trọng lớn trong nền kinh tế cũng nhƣ xuất khẩu. Trong số các ngành công nghiệp thì dệt may có vai trò quan trọng, là ngành có kim ngạch xuất khẩu đứng thứ hai cả nƣớc.

Toàn ngành đang sử dụng hơn 2,5 triệu lao động (chiếm hơn 20 % lao động khu vực công nghiệp hay gần 5 % tổng lực lƣợng lao động của cả nƣớc)[4]. Kim ngạch xuất khẩu năm 2016 là 27,9 tỉ USD. Mục tiêu phát triển đến năm 2020 là 36 - 38 tỉ USD, đến năm 2030 là 64 - 67 tỉ USD[1]. Tuy nhiên, đây cũng là ngành đang đứng trƣớc những thách thức rất lớn về ô nhiễm môi trƣờng, nhất là ô nhiễm từ nƣớc thải.

Dệt nhuộm là một trong những ngành tiêu thụ nƣớc và tạo ra nƣớc thải nhiều nhất. Theo thống kê, để tạo ra 1 tấn vải cần sử dụng bình quân 12 - 300 m3 nƣớc. Mức độ ô nhiễm của nƣớc thải dệt nhuộm phụ thuộc vào loại và lƣợng hóa chât sử dụng, kết cấu mặt hàng sản xuất (tẩy trắng, nhuộm, in), tỉ lệ sử dụng sợi tổng hợp, loại hình công nghệ (gián đoạn, liên tục hay bán liên tục), và đặc tính máy móc sử dụng. Nhìn chung, thành phần của nƣớc thải ngành này rất phức tạp, bao gồm các loại muối tan, axít, kim loại nặng, chất ôxi hóa, chất tẩy rửa, và đặc biệt là thuốc nhuộm.

Thuốc nhuộm thƣờng là các hợp chất hữu cơ có cƣờng độ màu cao và rất bền nên khi thải ra môi trƣờng sẽ gây tác hai nghiệm trọng. Ủy ban Kinh tế Liên Hiệp Quốc tại Châu Âu (UNECE) đánh giá ngành dệt may xếp thứ 2 trong danh sách những ngành công nghiệp gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc nhất thế giới. Tại Việt Nam, Mặc dù số lƣợng nhà máy Dệt may có hệ thống xử lý nƣớc thải đã tăng lên đáng kể trong những năm gần nay nhƣng hầu nhƣ nƣớc thải sau xử lý đạt đuợc tiêu chuẩn/quy chuẩn quốc gia còn rất hạn chế[8]. Một trong những nguyên nhân chính là công nghệ xử lý chƣa phù hợp do công ty thiết kế không có kinh nghiệm hay trình độ chuyên môn yếu.

Các kết quả thanh kiểm tra 12 cơ sở phía Bắc, 9 cơ sở miền Trung và miền Nam do Tổng cục môi trƣờng thu thập cho thấy về độ màu, trừ 4 cơ sở không có số liệu thì chỉ có 1 cơ sở (1/17) đạt loại A, tiêu chuẩn loại B có thêm 5/17 cơ sở đạt. Vì vậy, xử lý nƣớc thải dệt nhuộm đang là bài toán cấp bách để phát triển công nghiệp dệt may đồng thời 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] bảo vệ môi trƣờng đất nƣớc. Ngoài vấn đề nƣớc thải dệt nhuộm, nguồn nƣớc mặt trong những năm gần đây còn phát hiện ô nhiễm bởi các chất khó phân hủy sinh học khác nhƣ thuốc trừ sâu, diệt cỏ, chất phụ gia trong hệ trao đổi nhiệt công nghiệp, trong sơn,. Với việc mở rộng sản xuất, nếu không có các biện pháp quản lý và xử lý các chất thải thì tác hại đối với môi trƣờng ngày càng tăng, hàng xuất khẩu sẽ vƣớng vào hàng rào kỹ thuật.