Nghiên cứu ứng dụng vỏ trai cánh mỏng Cristaria Bialata để hấp phụ PO4 3- trong xử lý nước thải

Luận văn nghiên cứu ứng dụng vỏ trai cánh mỏng Cristaria bialata hấp phụ photphat PO4 3- trong xử lý nước thải, góp phần bảo vệ môi trường hiệu quả.

• Tác giả: Hoàng Thị Mai Hương
• Người hướng dẫn: TS. Trần Thị Phả
• Trường học: Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu tận dụng vỏ trai cánh mỏng (Cristaria bialata) hấp phụ photphat (PO43-) ô nhiễm trong nước thải
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Mục tiêu của đề tài
• 1.2.1. Mục tiêu chung
• 1.2.2. Mục tiêu cụ thể
• 1.3. Yêu cầu của đề tài
• 1.4. Ý nghĩa của đề tài
• 1.4.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học
• 1.4.2. Ý nghĩa trong thực tiễn
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Cơ sở khoa học của đề tài
• 2.1.1. Một số khái niệm
• 2.1.1.1. Khái niệm về môi trường
• 2.1.1.2. Khái niệm về ô nhiễm môi trường
• 2.1.1.3. Khái niệm nước thải
• 2.1.1.4. Khái niệm hấp phụ
• 2.1.2. Phân loại hấp phụ
• 2.1.3. Phương pháp hấp phụ động
• 2.1.4. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ
• 2.1.5. Khái niệm về nguồn nước
• 2.1.5.1. Nước mặt
• 2.1.5.2. Nước ngầm
• 2.1.6. Khái niệm về nguồn nước thải
• 2.1.6.1. Nước thải sinh hoạt
• 2.1.6.2. Nước thải công nghiệp
• 2.1.6.3. Nước chảy tràn
• 2.1.6.4. Nước thải tự nhiên
• 2.1.6.5. Nước thải đô thị
• 2.1.7. Nguồn gốc ô nhiễm
• 2.1.7.1. Nguồn gốc tự nhiên
• 2.1.7.2. Nguồn gốc nhân tạo
• 2.1.8. Một số tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước
• 3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• PHỤ LỤC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu và mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu này tập trung vào việc tận dụng vỏ trai cánh mỏng (Cristaria Bialata) để hấp phụ PO4 3- trong xử lý nước thải. Mục tiêu chính là đánh giá khả năng xử lý photpho (PO43-) trong nước thải ô nhiễm bằng bột vỏ trai cánh mỏng. Nghiên cứu cũng xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ như nồng độ PO43-, tốc độ dòng chảy, khối lượng vật liệu hấp phụ và thời gian xử lý. Vỏ trai cánh mỏng được chọn do cấu tạo chính từ canxi cacbonat, có khả năng hấp phụ một số chất ô nhiễm.

1.1. Mục tiêu cụ thể

Nghiên cứu đặc điểm hấp phụ của vỏ trai cánh mỏng và xác định ảnh hưởng của các yếu tố như nồng độ PO43-, tốc độ dòng chảy, khối lượng vật liệu hấp phụ và thời gian xử lý. Kết quả sẽ giúp tối ưu hóa quá trình xử lý nước thải bằng vật liệu tự nhiên.

II. Cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu dựa trên cơ sở khoa học về hấp phụ và các quy chuẩn kỹ thuật liên quan đến PO43- trong nước. Phương pháp nghiên cứu bao gồm thu thập số liệu thứ cấp, thiết kế thí nghiệm, lấy mẫu và phân tích, cũng như tổng hợp và xử lý số liệu. Hấp phụ được phân loại thành hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học, với các yếu tố ảnh hưởng như dung môi, độ xốp của vật liệu, nhiệt độ và pH.

2.1. Phương pháp hấp phụ động

Phương pháp hấp phụ động được sử dụng để đánh giá hiệu quả của vỏ trai cánh mỏng trong việc hấp phụ PO43-. Các thí nghiệm được thực hiện trong phòng thí nghiệm với các điều kiện được kiểm soát chặt chẽ.

III. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy vỏ trai cánh mỏng có khả năng hấp phụ PO43- hiệu quả. Các yếu tố như nồng độ PO43-, tốc độ dòng chảy, khối lượng vật liệu hấp phụ và thời gian xử lý đều ảnh hưởng đến hiệu suất hấp phụ. Hiệu suất xử lý PO43- đạt cao nhất khi các yếu tố này được tối ưu hóa. Nghiên cứu cũng xây dựng đường chuẩn PO43- để đánh giá hiệu quả của quá trình hấp phụ.

3.1. Hiệu quả xử lý photphat

Phân tích dung lượng hấp phụ cho thấy vỏ trai cánh mỏng có thể xử lý PO43- với hiệu suất cao, đặc biệt khi sử dụng trong các hệ thống xử lý nước thải công nghiệp. Kết quả này mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi của vật liệu tự nhiên trong xử lý nước thải.

IV. Kết luận và đề xuất

Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của vỏ trai cánh mỏng trong việc hấp phụ PO4 3- và xử lý nước thải ô nhiễm. Kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong cả học thuật và thực tiễn, góp phần bổ sung tư liệu nghiên cứu và giới thiệu mô hình xử lý nước thải bằng vật liệu tự nhiên. Đề xuất tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quá trình và ứng dụng rộng rãi trong thực tế.

4.1. Ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu này không chỉ nâng cao kiến thức về xử lý nước thải bằng vỏ trai mà còn mở ra hướng ứng dụng mới trong việc sử dụng vật liệu tự nhiên để xử lý ô nhiễm nước, đặc biệt là trong các ngành công nghiệp.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự gia tăng của các hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, chăn nuôi và sinh hoạt đô thị đã dẫn đến sự suy giảm nghiêm trọng chất lượng các nguồn tài nguyên nước mặt và nước ngầm. Bên cạnh các tác nhân ô nhiễm phổ biến như kim loại nặng (chì, cadimi, asen, crom) và vi sinh vật gây bệnh, ô nhiễm photphat ($PO_4^{3-}$) là một vấn đề môi trường nghiêm trọng. Hợp chất photphat phát sinh chủ yếu từ việc rửa trôi phân bón hóa học trong nông nghiệp, nước thải chăn nuôi gia súc, nước thải công nghiệp sản xuất phân lân và các chất tẩy rửa chứa polyphotphat trong nước thải sinh hoạt. Khi hàm lượng photphat trong nước vượt ngưỡng cho phép, hiện tượng phú dưỡng (eutrophication) sẽ xảy ra, kích thích sự bùng phát ồ ạt của rong, tảo và thực vật thủy sinh. Sự suy tàn của sinh khối này tiêu tốn lượng lớn oxy hòa tan ($DO$), làm tăng nhu cầu oxy sinh hóa ($BOD$), sản sinh các hợp chất khử có mùi hôi và khí độc trong điều kiện yếm khí, phá hủy hệ sinh thái thủy vực tự nhiên.

Nhằm giảm thiểu chi phí xử lý nước thải so với việc sử dụng hóa chất keo tụ hoặc các vật liệu thương mại đắt tiền, xu hướng tận dụng các phế phẩm sinh học tự nhiên (như vỏ trấu, bã mía, xơ dừa, vỏ sò, xỉ than) làm vật liệu hấp phụ đang được chú trọng. Trai cánh mỏng (Cristaria bialata) là loài nhuyễn thể hai mảnh vỏ nước ngọt phân bố phổ biến ở hệ thống sông, hồ, đầm ao thuộc vùng đồng bằng và trung du Bắc Bộ Việt Nam. Vỏ trai cánh mỏng có kích thước lớn (chiều dài đạt 23 - 25 cm), thành phần cấu tạo chính là canxi cacbonat kết hợp với ma trận hữu cơ xốp, có tiềm năng lớn trong việc xử lý các chất ô nhiễm dạng ion trong môi trường nước. Từ thực tiễn đó, đề tài "Nghiên cứu tận dụng vỏ trai cánh mỏng (Cristaria bialata) hấp phụ photphat ($PO_4^{3-}$) ô nhiễm trong nước thải" được thực hiện.

Mục tiêu nghiên cứu của khóa luận được phân định rõ ràng:

1. Mục tiêu chung: Nghiên cứu khả năng xử lý photphat ($PO_4^{3-}$) trong nước thải ô nhiễm bằng bột vỏ trai cánh mỏng.
2. Mục tiêu cụ thể:
   • Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và tính chất hấp phụ của vỏ trai cánh mỏng (Cristaria bialata).
   • Xác định ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ bao gồm: nồng độ photphat ($PO_4^{3-}$) đầu vào, tốc độ dòng vào (lưu lượng), khối lượng lớp vật liệu hấp phụ trong cột lọc và thời gian phối trộn đến hiệu quả hấp phụ photphat của bột vỏ trai.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Bột vỏ trai cánh mỏng sau khi được sơ chế, nghiền nhỏ và rây đến kích thước hạt dưới 0,45 mm; dung dịch nước thải chứa photphat nhân tạo pha chế từ muối kali đihydro photphat ($KH_2PO_4$); các vật liệu lọc trợ đỡ gồm sỏi to, sỏi nhỏ và cát nhỏ.
• Phạm vi nghiên cứu: Khảo sát thực nghiệm quá trình hấp phụ photphat ở quy mô phòng thí nghiệm theo mô hình cột lọc hấp phụ liên tục và bình phản ứng phối trộn gián đoạn.
• Thời gian và địa điểm thực hiện: Nghiên cứu được triển khai từ tháng 08/2017 đến tháng 12/2017 tại Phòng thí nghiệm Khoa Khoa học Môi trường và Trái đất (Trường Đại học Khoa học) và Phòng thí nghiệm Khoa Môi trường (Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận thiết lập nền tảng lý luận dựa trên lý thuyết hấp phụ bề mặt, cơ chế ô nhiễm dinh dưỡng trong môi trường nước và hệ thống các văn bản quy chuẩn môi trường hiện hành tại Việt Nam:

• Khái niệm và cơ chế hấp phụ: Hấp phụ được định nghĩa là sự tích tụ vật chất trên bề mặt phân chia pha giữa chất hấp phụ rắn và chất bị hấp phụ trong pha lỏng hoặc khí. Khóa luận phân biệt rõ hai cơ chế: hấp phụ vật lý (tương tác tĩnh điện, phân tán qua lực Van der Waals yếu với nhiệt hấp phụ dao động từ 3 đến 5 kcal/mol, năng lượng hoạt hóa dưới 1 kcal/mol, không làm thay đổi cấu trúc điện tử) và hấp phụ hóa học (hình thành liên kết ion hoặc cộng hóa trị, nhiệt hấp phụ đạt tới 100 kcal/mol). Động học hấp phụ dòng liên tục qua cột lọc được theo dõi thông qua đường cong thoát để xác định thời điểm bão hòa dung lượng của lớp vật liệu.
• Dạng tồn tại của photpho: Trong môi trường nước, photpho tồn tại ở các dạng ion vô cơ ($H_2PO_4^-$, $HPO_4^{2-}$, $PO_4^{3-}$), dạng polyphotphat (như $Na_5P_3O_{10}$) và photpho hữu cơ. Sự dư thừa của các dạng ion này kích hoạt chuỗi suy thoái môi trường thủy sinh.
• Hệ thống văn bản quy phạm pháp luật và tiêu chuẩn áp dụng:
  • Luật Bảo vệ Môi trường số 55/2014/QH13 ban hành ngày 23/06/2014.
  • Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13 ban hành ngày 21/06/2012.
  • Nghị định số 19/2015/NĐ-CP hướng dẫn thi hành Luật Bảo vệ Môi trường.
  • Luật Hóa chất số 06/2007/QH12; Nghị quyết số 41-NQ/TW của Bộ Chính trị.
  • QCVN 08:2015/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng môi trường nước mặt): quy định nồng độ photphat giới hạn cho các mục đích sử dụng A1 (0,1 mg/l), A2 (0,2 mg/l), B1 (0,3 mg/l) và B2 (0,5 mg/l).
  • QCVN 14:2008/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt): giá trị giới hạn photphat ở mức 6 mg/l (cột A) và 10 mg/l (cột B).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được thiết kế đồng bộ:

• Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp: Kế thừa các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về việc tái sử dụng rác thải vỏ sò, vỏ ngao (Hồ Thị Hòa, 2007) và vỏ tôm cua chứa chitin (Lê Trung Đức, 2007) trong xử lý môi trường; mô hình thu hồi photpho dạng sỏi struvite từ công nghệ sinh học kết hợp hóa học của nhóm GS. Halden.
• Phương pháp điều chế vật liệu: Vỏ trai cánh mỏng được thu gom từ các hộ gia đình và quán ăn, rửa bằng nước máy để loại bỏ cặn bẩn, luộc sôi nhằm tách bỏ lớp mỡ hữu cơ, tiếp tục tẩy sạch bằng nước xà phòng và tráng lại bằng nước cất. Vật liệu được sấy khô trong tủ sấy trong 3 ngày, dùng cối giã mịn, qua rây phân loại kích thước hạt $< 0,45\text{ mm}$ và bảo quản kín trong lọ polyetylen. Cát và sỏi lọc được rửa sạch tạp chất và phơi khô tự nhiên.
• Thiết kế thí nghiệm: Gồm 4 bố trí thí nghiệm độc lập trong điều kiện nhiệt độ phòng, áp suất khí quyển và pH trung tính:
  • Thí nghiệm 1 (Ảnh hưởng nồng độ đầu vào): Khảo sát 5 mức nồng độ $PO_4^{3-}$ (40, 60, 80, 100, 120 mg/l), thể tích dung dịch $V = 1000\text{ ml}$, cột lọc chứa 5000 mg bột vỏ trai, lặp lại 3 lần.
  • Thí nghiệm 2 (Ảnh hưởng lưu lượng): Khảo sát 4 mức lưu lượng bơm (1,0; 1,5; 2,0; 2,5 l/giờ) qua cột hấp phụ với nồng độ cố định 120 mg/l, khối lượng bột vỏ trai 5000 mg, lặp lại 3 lần.
  • Thí nghiệm 3 (Ảnh hưởng khối lượng vật liệu): Khảo sát 3 mức khối lượng bột vỏ trai (2500, 5000, 7500 mg) trong cột lọc, nồng độ đầu vào 120 mg/l, thể tích $V = 1000\text{ ml}$, lặp lại 3 lần.
  • Thí nghiệm 4 (Ảnh hưởng thời gian phối trộn): Khảo sát 4 mức thời gian (30, 60, 90, 120 phút) trên máy lắc phối trộn cơ học tốc độ 120 vòng/phút, thể tích dung dịch $V = 50\text{ ml}$ với nồng độ 120 mg/l, khối lượng bột vỏ trai 500 mg, lặp lại 3 lần.
• Cấu tạo hệ cột hấp phụ: Cột thủy tinh có chiều cao 1 m, thể tích 1 lít, được sắp xếp lớp vật liệu từ trên xuống dưới lần lượt: 5 cm sỏi to $\rightarrow$ 5 cm sỏi nhỏ $\rightarrow$ 2 cm cát nhỏ $\rightarrow$ lớp bột vỏ trai $\rightarrow$ 2 cm cát nhỏ $\rightarrow$ 5 cm sỏi nhỏ $\rightarrow$ 5 cm sỏi to.
• Phương pháp lấy mẫu và phân tích trắc quang: Mẫu sau xử lý được lọc qua giấy lọc, lấy 25 ml dịch lọc, thêm 10 ml dung dịch vanadat - molipdat và đo mật độ quang ở bước sóng 410 nm trên máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Hitachi Z-2000 theo tiêu chuẩn TCVN 6202:2008 (ISO 6878:2004).
• Phương pháp xử lý thống kê: Số liệu thực nghiệm được xử lý trên các phần mềm Microsoft Excel và SAS 9.1; phân tích phương sai ($ANOVA$), kiểm định sai khác trung bình $LSD_{0,05}$ và hệ số biến động $CV%$.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1 Mở đầu

Tác giả nêu bật vai trò sinh mệnh của nguồn tài nguyên nước và thực trạng suy thoái chất lượng nước mặt, nước ngầm dưới tác động của quá trình công nghiệp hóa và thâm canh nông nghiệp. Tác giả chỉ ra tính bức thiết của việc kiểm soát ô nhiễm photphat – nguyên nhân hàng đầu gây bùng phát tảo và phú dưỡng nguồn nước tiếp nhận. Đề tài lựa chọn hướng tiếp cận kinh tế sinh thái: tận dụng nguồn phụ phẩm vỏ trai cánh mỏng (Cristaria bialata) – một loại nhuyễn thể dồi dào tại miền Bắc có cấu tạo khoáng hóa giàu canxi – để làm chất hấp phụ ion $PO_4^{3-}$. Chương này xác định rõ mục tiêu tổng quát, 2 mục tiêu cụ thể, yêu cầu số liệu khách quan trong phòng thí nghiệm và khẳng định ý nghĩa khoa học cùng tiềm năng chuyển giao công nghệ xử lý nước thải chi phí thấp.

Phần 2 Tổng quan tài liệu

Nội dung chương 2 phân tích chuyên sâu các cơ sở khoa học và pháp lý:

• Hệ thống hóa các khái niệm nền tảng về môi trường, nguồn nước mặt, nước ngầm, nước thải đô thị, nước thải sinh hoạt và công nghiệp; phân tích tính chất của các chất ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, kim loại nặng, nitơ và photpho.
• Trình bày bản chất vật lý và hóa học của quá trình hấp phụ động, hiện tượng hấp phụ cạnh tranh giữa dung môi và chất tan, vai trò của độ xốp mao quản và pH môi trường.
• Mô tả đặc điểm sinh học và hình thái học của trai cánh mỏng: loài trai nước ngọt cỡ lớn, vỏ dài 23 - 25 cm hình elip dài dẹp, cấu tạo gồm 3 lớp (lớp sừng, lớp đá vôi và lớp xà cừ ngũ sắc). Trước năm 1975, mật độ phân bố tự nhiên tại các sông vùng đồng bằng Bắc Bộ đạt 2 - 3 con/$m^2$, diện tích phân bố đạt khoảng 15.000 $km^2$; tuy nhiên do khai thác quá mức và san lấp đầm hồ sau năm 1990, diện tích sinh sống đã suy giảm chỉ còn khoảng 2.000 $km^2$.
• Rà soát các quy định pháp luật và quy chuẩn kỹ thuật: QCVN 08:2015/BTNMT quy định nồng độ photphat giới hạn từ 0,1 đến 0,5 mg/l; QCVN 14:2008/BTNMT khống chế mức 6 - 10 mg/l đối với nước thải sinh hoạt.
• Đánh giá hiện trạng nghiên cứu trong và ngoài nước: từ các quy trình sinh học tăng cường (EBPR) thu hồi 490 tấn photpho dạng sỏi struvite mỗi năm tại các nhà máy xử lý hiện đại, đến việc tận dụng vật liệu khoáng và vỏ sinh vật tại Việt Nam (vỏ ngao sò của Hồ Thị Hòa, vỏ tôm cua chứa chitin của Lê Trung Đức).

Phần 3 Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 3 chi tiết hóa quy trình chuẩn bị nguyên vật liệu và phương thức triển khai thực nghiệm:

• Mô tả nguồn gốc và các bước xử lý cơ học, nhiệt học và hóa học đối với vỏ trai cánh mỏng (rửa sạch, luộc sôi, sấy 3 ngày, giã mịn và rây qua cỡ mắt rây $< 0,45\text{ mm}$).
• Chi tiết hóa thông số kỹ thuật của trang thiết bị thí nghiệm: cột hấp phụ đứng thủy tinh (chiều dài 1 m, dung tích 1 lít), bơm nhu động điều chỉnh lưu lượng công suất 5 l/giờ, máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tử Hitachi Z-2000, cân phân tích điện tử.
• Thiết kế 4 chương trình thí nghiệm với đầy đủ các nồng độ pha chế từ muối $KH_2PO_4$ (tương ứng từ 40 mg/l đến 120 mg/l), bố trí các lớp đệm lọc cát sỏi đối xứng để cố định lớp vật liệu hấp phụ.
• Trình bày phương pháp phân tích photphat bằng phức màu amoni molipdat đo quang ở bước sóng 410 nm theo TCVN 6202:2008 và quy trình xử lý số liệu thống kê qua gói phần mềm SAS 9.1.

Phần 4 Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương này công bố toàn bộ dữ liệu quan trắc và thảo luận cơ chế xử lý:

• Đặc điểm vi cấu trúc hấp phụ: Quan sát hình thái vi thể và ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy vỏ trai trưởng thành gồm các lớp ma trận hữu cơ mỏng xen kẽ các lớp khoáng aragonit canxi cacbonat có độ dày xấp xỉ 500 nm, định hướng vuông góc với bề mặt vỏ. Cấu trúc vỏ có các khe nứt và hệ vi mao quản phân bố từ ngoài vào trong với chiều rộng dao động từ 4,50 đến 8,17 µm và chiều dài từ 15,94 đến 27,56 µm, tạo nên mạng lưới vi lỗ xốp đóng vai trò quyết định trong việc bẫy và lưu giữ các ion $PO_4^{3-}$.
• Xây dựng đường chuẩn photphat: Phân tích dãy dung dịch chuẩn nồng độ 0; 0,5; 2; 4; 6; 8 mg/l thiết lập nên phương trình hồi quy tuyến tính: $$\text{Độ hấp thụ quang (ABS)} = A_0 + A_1 \times C = 0,0318 + 2,3097 \times C$$ với hệ số xác định rất cao $R^2 = 0,9982$, chứng minh độ tin cậy tuyệt đối của phương pháp định lượng trắc quang.
• Khảo sát các yếu tố công nghệ: Tác giả phân tích chi tiết dữ liệu 4 thí nghiệm đơn yếu tố (chi tiết số liệu trình bày ở phần Kết quả), luận giải nguyên nhân suy giảm hiệu suất khi tăng tải trọng vật liệu trong cột lọc do hiện tượng nén chặt, chai cứng và tạo dòng chảy tắt.

Phần 5 Kết luận và đề nghị

Khóa luận khẳng định bột vỏ trai cánh mỏng là chất hấp phụ sinh học có hiệu năng xử lý photphat vượt trội (đều đạt hiệu suất trên 98% ở mọi công thức thí nghiệm). Khóa luận đưa ra các khuyến nghị về việc kiểm soát khối lượng vật liệu và thời gian lưu trong cột nhằm hạn chế hiện tượng kết khối cơ học, đồng thời định hướng nghiên cứu áp dụng trên nguồn nước thải công nghiệp thực tế.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã thu thập và kiểm định một hệ thống số liệu thực nghiệm đầy đủ về hiệu lực hấp phụ photphat của vỏ trai cánh mỏng thông qua 4 thí nghiệm độc lập.

TT	Thí nghiệm khảo sát	Công thức thí nghiệm	Nồng độ đầu vào ($mg/l$)	Nồng độ đầu ra ($mg/l$)	Thời gian ($phút$)	Hiệu suất xử lý (%)	Thống kê ($P$, $LSD_{0,05}$, $CV%$)
1	Ảnh hưởng của nồng độ đầu vào (TN1)	CT1: 40 mg/l CT2: 60 mg/l CT3: 80 mg/l CT4: 100 mg/l CT5: 120 mg/l	40 60 80 100 120	0,516 0,615 0,706 0,794 0,867	360 (TB) 360 (TB) 360 (TB) 360 (TB) 360 (TB)	98,710% 98,975% 99,118% 99,206% 99,278%	$P < 0,0001$ $LSD_{0,05} = 0,021$ $CV% = 2,228%$
2	Ảnh hưởng của lưu lượng dòng vào (TN2)	CT1: 1,0 l/h CT2: 1,5 l/h CT3: 2,0 l/h CT4: 2,5 l/h	120 120 120 120	0,855 0,853 0,859 0,854	365 368 370 360	99,288% 99,289% 99,284% 99,288%	$P = 0,779$ $LSD_{0,05} = 0,013$ $CV% = 2,306%$
3	Ảnh hưởng khối lượng bột vỏ trai (TN3)	CT1: 2500 mg CT2: 5000 mg CT3: 7500 mg	120 120 120	0,466 0,868 1,940	360 540 900	99,611% 99,277% 98,383%	$P < 0,0001$ $LSD_{0,05} = 0,029$ $CV% = 2,447%$
4	Ảnh hưởng thời gian phối trộn (TN4)	CT1: 30 phút CT2: 60 phút CT3: 90 phút CT4: 120 phút	120 120 120 120	0,404 0,417 0,425 0,437	30 60 90 120	99,663% 99,652% 99,645% 99,635%	$P < 0,0001$ $LSD_{0,05} = 0,0063$ $CV% = 2,306%$

Từ hệ thống số liệu trên, tác giả rút ra các kết luận định lượng và cơ chế vận hành:

• Tác động của nồng độ đầu vào: Khi tăng nồng độ photphat từ 40 lên 120 mg/l, hiệu suất hấp phụ tăng nhẹ từ 98,710% lên 99,278% (nồng độ đầu ra giảm từ 77,52 lần đến 138,408 lần so với đầu vào). Phân tích phương sai khẳng định sự sai khác này có ý nghĩa thống kê ($P < 0,0001$). Lực dẫn truyền nồng độ cao đã thúc đẩy sự khuếch tán của ion $PO_4^{3-}$ vào các tâm hoạt tính trên bề mặt hạt bột vỏ trai.
• Tác động của lưu lượng dòng vào: Tốc độ dòng chảy từ 1,0 đến 2,5 l/giờ hầu như không ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý (nồng độ đầu ra dao động rất nhỏ từ 0,853 đến 0,859 mg/l, tương ứng hiệu suất 99,284% - 99,289%). Giá trị $P = 0,779 > 0,05$ xác nhận sự sai khác giữa các công thức lưu lượng là không có ý nghĩa thống kê trong dải khảo sát.
• Tác động của khối lượng vật liệu lọc: Trái với xu hướng thông thường, việc tăng khối lượng bột vỏ trai từ 2500 mg lên 7500 mg làm giảm hiệu suất xử lý từ 99,611% xuống 98,383% (nồng độ đầu ra tăng từ 0,466 mg/l lên 1,940 mg/l), đồng thời kéo dài thời gian lưu nước từ 360 phút lên 900 phút. Tác giả chỉ ra nguyên nhân: bột vỏ trai mịn khi tiếp xúc với dòng nước trong thời gian dài bị nén chặt, chai cứng bề mặt, làm tắc nghẽn các khe mao quản và cản trở dòng thấm, gây suy giảm năng lực tiếp xúc pha. Do đó, mức 2500 mg bột vỏ trai/cột lọc là thông số tối ưu nhất.
• Tác động của thời gian phối trộn cơ học: Thí nghiệm khuấy trộn tĩnh trong bình tam giác đạt hiệu suất cực đại 99,663% ngay ở mốc thời gian 30 phút ($C_{ra} = 0,404\text{ mg/l}$). Khi kéo dài thời gian tiếp xúc lên 60, 90 và 120 phút, nồng độ đầu ra có xu hướng tăng nhẹ lên 0,437 mg/l ($P < 0,0001$). Điều này chứng minh quá trình hấp phụ diễn ra rất nhanh và đạt cân bằng trong vòng 30 phút; việc kéo dài thời gian khuấy trộn có thể gây ra hiện tượng giải hấp phụ một phần chất ô nhiễm trở lại pha lỏng.

Đóng góp của khóa luận:

• Cung cấp dẫn chứng thực nghiệm đầu tiên về khả năng hấp phụ photphat của vỏ loài trai cánh mỏng (Cristaria bialata) nước ngọt tại khu vực Bắc Bộ.
• Xác lập bộ thông số vận hành kỹ thuật cụ thể (lưu lượng 1 - 2,5 l/h, khối lượng vật liệu 2500 mg/lít, thời gian phối trộn 30 phút) giúp đưa nồng độ photphat ô nhiễm rất cao (120 mg/l) về dưới ngưỡng 1 mg/l, đạt quy chuẩn nước thải sinh hoạt QCVN 14:2008/BTNMT (cột A: 6 mg/l).
• Đóng góp vào giải pháp tuần hoàn phụ phẩm nông nghiệp và sinh hoạt, giảm thiểu lượng rác thải vỏ nhuyễn thể chôn lấp gây ô nhiễm môi trường.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận còn một số hạn chế gắn liền với phạm vi và điều kiện thực nghiệm:

• Hạn chế:
  • Thí nghiệm mới dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm trên nền dung dịch nhân tạo đơn thành phần ($KH_2PO_4$ pha trong nước cất), chưa đánh giá ảnh hưởng cạnh tranh hấp phụ của các ion thường xuất hiện trong nước thải thực tế như nitrat, sunfat, clorua hoặc chất hữu cơ hòa tan.
  • Các thí nghiệm đều thực hiện ở điều kiện cố định (nhiệt độ phòng, pH trung tính); chưa khảo sát sâu ảnh hưởng của dải pH (tính axit/kiềm) và nhiệt độ môi trường đến cơ chế liên kết bề mặt.
  • Hiện tượng chai cứng lớp bột vỏ trai trong cột lọc đứng khi sử dụng khối lượng lớn (7500 mg) chưa có giải pháp khắc phục triệt để bằng phụ gia trợ lọc hoặc cải tiến phân tầng.
  • Nghiên cứu chưa thực hiện thử nghiệm giải hấp phụ để đánh giá khả năng tái sinh và số chu kỳ tái sử dụng của vật liệu bột vỏ trai sau bão hòa.
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Triển khai thử nghiệm mô hình pilot trên các dòng nước thải thực tế (nước thải chăn nuôi lợn, nước thải chế biến thủy sản, nước thải sinh hoạt đô thị).
  • Nghiên cứu biện pháp biến tính bề mặt hạt vỏ trai (xử lý nhiệt hoặc hoạt hóa hóa học nhẹ) nhằm nâng cao dung lượng hấp phụ và chống hiện tượng chai cứng cơ học trong cột lọc liên tục.
  • Khảo sát quá trình giải hấp phụ để thu hồi photpho tái chế làm phân bón sinh học và đánh giá vòng đời sử dụng của vật liệu.

Giá trị tham khảo

Bản khóa luận mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho nhiều nhóm đối tượng học thuật và ứng dụng:

• Đối tượng thụ hưởng: Sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu thuộc các chuyên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Tài nguyên và Môi trường nước, hoặc Công nghệ Hóa học.
• Tài liệu tham khảo chuyên đề: Rất hữu ích cho các đề tài nghiên cứu về vật liệu hấp phụ sinh học chi phí thấp (low-cost bio-sorbents), xử lý phú dưỡng thủy vực và tái chế phụ phẩm hữu cơ/thủy sản.
• Nội dung nổi bật đáng tham khảo:
  • Quy trình tiền xử lý, nghiền sàng và bảo quản vật liệu vỏ nhuyễn thể đạt độ đồng đều kích thước $< 0,45\text{ mm}$.
  • Thiết kế phân tầng vật liệu cột lọc đứng kết hợp sỏi, cát và lớp bột hấp phụ mỏng giúp kiểm soát dòng chảy.
  • Phương pháp phân tích trắc quang so màu amoni molipdat theo tiêu chuẩn TCVN 6202:2008 / ISO 6878:2004.
  • Ứng dụng quy chuẩn xử lý số liệu thống kê ANOVA, tính toán chỉ số $LSD_{0,05}$ và hệ số biến động $CV%$ thông qua phần mềm SAS 9.1 để bảo đảm tính chuẩn mực học thuật của dữ liệu thực nghiệm.

Câu hỏi thường gặp

1. Kích thước hạt bột vỏ trai cánh mỏng được chuẩn bị cho các thí nghiệm là bao nhiêu và được xử lý qua những bước nào?

Bột vỏ trai được rây qua sàng để thu lấy các hạt có kích thước nhỏ hơn 0,45 mm. Trước khi nghiền, vỏ trai tươi thu gom được rửa sạch bằng nước máy, luộc sôi để loại mỡ hữu cơ, tiếp tục rửa bằng nước xà phòng, tráng lại bằng nước sạch, sấy khô trong tủ sấy suốt 3 ngày, sau đó giã mịn bằng cối và bảo quản trong lọ polyetylen kín.

2. Phương trình đường chuẩn đo photphat ($PO_4^{3-}$) trong nghiên cứu có dạng như thế nào và độ chính xác ra sao?

Đường chuẩn photphat được xây dựng từ dung dịch chuẩn trên dải nồng độ từ 0 đến 8 mg/l (ở bước sóng 410 nm) có phương trình hồi quy tuyến tính: $$\text{ABS} = 0,0318 + 2,3097 \times C$$ Hệ số tương quan xác định đạt $R^2 = 0,9982$, thể hiện mức độ tương quan tuyến tính rất chặt chẽ giữa mật độ quang và nồng độ chất phân tích.

3. Tại sao khi tăng khối lượng bột vỏ trai từ 2500 mg lên 7500 mg trong cột lọc đứng thì hiệu suất xử lý photphat lại sụt giảm?

Khi tăng lượng bột vỏ trai lên 7500 mg, thời gian lọc kéo dài lên tới 900 phút (so với 360 phút ở mức 2500 mg). Trong quá trình vận hành dòng chảy liên tục kéo dài, các hạt bột vỏ trai mịn bị nén chặt và chai cứng dần lại trong cột lọc, làm bít tắc các vi mao quản xốp và cản trở dòng dung dịch tiếp xúc với tâm hấp phụ, dẫn đến hiệu suất giảm từ 99,611% xuống 98,383%.

4. Lưu lượng dòng vào từ 1,0 đến 2,5 lít/giờ ảnh hưởng như thế nào đến khả năng xử lý photphat trong cột hấp phụ?

Lưu lượng dòng vào hầu như không làm biến động hiệu suất xử lý. Ở nồng độ đầu vào 120 mg/l, các mức lưu lượng 1,0; 1,5; 2,0 và 2,5 l/h đều cho nồng độ đầu ra dao động rất hẹp trong khoảng 0,853 - 0,859 mg/l (hiệu suất 99,284% - 99,289%). Phân tích thống kê cho kết quả giá trị $P = 0,779 > 0,05$, khẳng định sự sai khác này không có ý nghĩa thống kê.

5. Phương pháp phối trộn tĩnh đạt hiệu suất hấp phụ photphat tối ưu ở mốc thời gian nào?

Quá trình phối trộn cơ học (tốc độ lắc 120 vòng/phút, thể tích 50 ml, nồng độ 120 mg/l với 500 mg bột vỏ trai) đạt hiệu suất cao nhất là 99,663% ngay tại mốc thời gian 30 phút, đưa nồng độ photphat xuống còn 0,404 mg/l. Kéo dài thời gian phối trộn lên 60, 90 hay 120 phút không làm tăng thêm hiệu suất mà nồng độ đầu ra tăng nhẹ lên 0,437 mg/l do hiện tượng giải hấp.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Hoàng Thị Mai Hương đã giải quyết thành công bài toán thực nghiệm về việc tận dụng bột vỏ trai cánh mỏng (Cristaria bialata) kích thước hạt $< 0,45\text{ mm}$ làm vật liệu hấp phụ photphat trong môi trường nước. Các kết quả phân tích vi cấu trúc SEM và thực nghiệm cột lọc liên tục cũng như phối trộn gián đoạn chứng minh vật liệu có khả năng xử lý photphat đạt hiệu suất từ 98,383% đến 99,663%, đáp ứng tốt giới hạn xả thải theo QCVN 14:2008/BTNMT. Công trình cung cấp cơ sở dữ liệu khoa học tin cậy và mở ra hướng ứng dụng phụ phẩm sinh học giá rẻ, thân thiện với môi trường trong công nghệ kiểm soát hiện tượng phú dưỡng nguồn nước.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Như chúng ta đã biết cũng như đất, không khí và ánh sáng, nước cũng đóng một vai trò quan trọng tác động đến sự tồn tại và phát triển của các loài sinh vật và đời sống con người trên trái đất. Cùng với quá trình phát triển về kinh tế, xã hội, các cơ sở hạ tầng, giao thông, khoa học – công nghệ của loài người đang ngày một vượt bậc, các nguồn tài nguyên này đang dần bị suy giảm về tính chất. Có thể nói nguồn tài nguyên nước đóng vai trò đặc biệt quan trọng như: Phục vụ cho mục đích sinh hoạt của con người, trong sản xuất nông nghiệp, nhu cầu thiết yếu đối với cây trồng và các loài động vật, vi sinh vật. thế nhưng do xã hội ngày càng phát triển để tạo ra của cải vật chất đáp ứng nhu cầu sử dụng của con người đã dẫn đến môi trường nước ngày càng ô nhiễm.

Nguyên nhân là do các loại chất thải của các khu công nghiệp, hoạt động sinh hoạt, các trang trại chăn nuôi, các loại phân bón và hóa chất bảo vệ thực vật. đã không được xử lý hoặc xử lý không triệt để dẫn đến nguồn nước ngầm và nguồn nước mặt trên các ao hồ, sông, suối. bị ô nhiễm nghiêm trọng ảnh hưởng đến môi trường sống của con người và sinh vật. Một trong những vấn đề ô nhiễm nguồn nước có thể kể đến như ô nhiễm kim loại nặng: Pb, Cd, As, Cr,.

ô nhiêm nước do vi sinh vật và ô nhiễm nước mặt. Ngoài những vấn đề ô nhiễm nước trên có thể kể đến một dạng ô nhiễm nước điển hình đó là ô nhiễm do PO43-, nguyên nhân gây nên dạng ô nhiễm này là do các hợp chất photphat được tìm thấy trong nước thải hay được thải ra trực tiếp vào nguồn nước mặt phát sinh từ: Thất thoát từ phân bón có trong đất, chất thải từ người và động vật, các hóa chất tẩy rửa. Để xử lý cho vấn đề ô nhiễm nguồn nước đã có rất nhiều các nghiên cứu khoa học, các công nghệ áp dụng trong xử lý nước thải đã được ứng dụng và xử lý rất triệt để. h 2 Các vật liệu nguồn gốc tự nhiên đã được nghiên cứu và ứng dụng như: vỏ trấu, bã mía, xơ dừa, vỏ sò, xỉ than,… Trai cánh mỏng (Cristaria bialata) là một loài sinh vật phổ biến sinh sống ở các sông, hồ, đầm, ao trong vùng đồng bằng và trung du Bắc Bộ nước ta.

Vỏ trai cánh mỏng có cấu tạo chính từ thành phần canxi cacbonat, với đặc điểm có hình elip dài, chiều dài có thể tới 23 - 25 cm, vỏ trai cánh mỏng có khả năng hấp phụ một số chất.[15] Từ những vấn đề nêu trên, đề tài: “Nghiên cứu tận dụng vỏ trai cánh mỏng (Cristaria bialata) hấp phụ photphat (PO43-) ô nhiễm trong nước thải” được tiến hành. Mục tiêu của đề tài 1.1 Mục tiêu chung Nghiên cứa khả năng xử lý photpho (PO43-) trong nước thải ô nhiễm bằng bột vỏ trai cánh mỏng. Mục tiêu cụ thể - Ngiên cứu đặc điểm hấp phụ của vỏ trai cánh mỏng. - Xác định được ảnh hưởng của các yếu tố như: Nồng độ (PO43-) đầu vào, tốc độ dòng vào, khối lượng lớp vật liệu hấp phụ, thời gian xử lý đến khả năng hấp phụ (PO43-) của bột vỏ trai.

Yêu cầu của đề tài - Thí nghiệm được bố trí và thực hiện trong phòng thí nghiệm, được theo dõi, ghi chép cụ thể. - Số liệu phải chính xác, khách quan. Ý nghĩa của đề tài 1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học - Nâng cao kiến thức, kỹ năng và rút ra kinh nghiệm thực tế phục vụ công tác nghiên cứu sau này.

- Vận dụng và phát huy các kiến thức đó vào thực tế. h 3 - Bổ sung tư liệu cho học tập. Ý nghĩa trong thực tiễn - Giới thiệu mô hình xử lý nước thải ô nhiễm photphat (PO43-) bằng bột vỏ trai cánh mỏng, có khả năng xử lý với hiệu suất cao. h 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.

Cơ sở khoa học của đề tài 2. Một số khái niệm  Khái niệm về môi trường Theo khoản 1 điều 3 Luật Bảo vệ Môi trường Việt Nam năm 2014, môi trường được định nghĩa như sau: “Môi trường là hệ thống các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo có tác động đối với sự tồn tại và phát triển của con người và sinh vật”.[1]  Khái niệm về ô nhiễm môi trường: “Ô nhiễm môi trường là việc chuyển các chất thải hoặc nguyên liệu vào môi trường đến mức có khả năng gây hại cho sức khỏe con người và sự phát triển của sinh vật hoặc làm giảm chất lượng môi trường sống”. Khái niệm nước thải Nước thải là “một dạng lỏng hòa tan hay trộn lẫn giữa nước (nước dùng, mước mưa, nước mặt, nước ngầm…) và chất thải từ sinh hoạt, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, thương mại, du lịch, vui chơi giải trí, giao thông vận tải…”[7]  Khái niệm hấp phụ Theo Wikipedia tiếng Việt: Hấp phụ, trong hóa học là quá trình xảy ra khi một chất khí hay chất lỏng bị hút trên bề mặt một chất rắn xốp hoặc là sự gia tăng nồng độ của chất này trên bề mặt chất khác. Chất khí hay hơi được gọi là chất bị hấp phụ (adsorbate), chất rắn xốp dùng để hút khí hay hơi gọi là chất hấp phụ (adsorbent) và những khí không bị hấp phụ gọi là khí trơ.

Quá trình ngược lại của hấp phụ gọi là quá trình giải hấp phụ hay nhả hấp phụ.[22] h 5 Phân loại hấp phụ: Người ta phân làm 2 loại hấp phụ: hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học. Hấp phụ vật lý: Các phân tử chất bị hấp phụ liên kết với những tiểu phân (nguyên tử, phân tử, các ion…) ở bề mặt phân chia pha bởi lực VanderWaals yếu. Đó là tổng hợp của nhiều loại lực khác nhau: Tĩnh điện, tán xạ, cảm ứng và lực định hướng. Các phân tử của chất bị hấp phụ và chất hấp phụ không tạo thành hợp chất hoá học (không tạo thành các liên kết hóa học) mà chất bị hấp phụ chỉ ngưng tụ trên bề mặt phân chia pha và bị giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ.

Do vậy, trong quá trình hấp phụ vật lý không có sự biến đổi đáng kể cấu trúc điện từ của cả chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Ở hấp phụ vật lý, nhiệt hấp phụ không lớn, năng lượng tương tác thường ít khi vượt quá 10 kcal/mol, phần nhiều từ 3 ÷ 5 kcal/mol và năng lượng hoạt hóa không vượt quá 1 kcal/mol. Hấp phụ hóa học: Xảy ra khi các phân tử chất hấp phụ tạo hợp chất hóa học với các phân tử chất bị hấp phụ. Lực hấp phụ hóa học khi đó là lực liên kết hóa học thông thường (liên kết ion, cộng hóa trị, liên kết phối trí…) Nhiệt hấp phụ hóa học tương đương với nhiệt phản ứng hóa học và có thể đạt tới giá trị 100 kcal/mol.

Cấu trúc điện tử của cả chất hấp phụ và chất bị hấp phụ đềucó sự biến đổi sâu sắc, tạo thành liên kết hóa học. Hấp phụ hóa học gây ra bởi lực liên kết hóa học giữa bề mặt chất hấp phụ và phần tử chất bị hấp phụ, liên kết này bền, khó bị phá vỡ.[13] Trong thực tế, sự phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học chỉ là tương đối vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt. Trong một số quá trình hấp phụ xảy ra đồng thời cả hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học. Ở vùng nhiệt độ thấp xảy ra quá trình hấp phụ vật lý, khi tăng nhiệt độ khả năng hấp phụ vật lý giảm và khả năng hấp phụ hóa học tăng lên [6].

h 6 Chất hấp phụ là chất mà phần tử ở lớp bề mặt có khả năng hút các phần tử của các pha khác nằm tiếp xúc với nó. Chất bị hấp phụ là chất bị hút ra khỏi pha thể tích đến tập trung trên bề mặt chất hấp phụ. Thông thường quá trình hấp phụ là một quá trình tỏa nhiệt.  Phương pháp hấp phụ động Hấp phụ động là kỹ thuật có nhiều ưu điểm trong thực tiễn ứng dụng, tuy vậy việc thiết kế đúng một hệ hấp phụ khá phức tạp, trong nhiều trường hợp cần phải tiến hành nghiên cứu dạng pilot trước khi thiết kế hệ hoạt động sản xuất.

Một thiết bị chứa chất bị hấp phụ gọi là cột hấp phụ. Một dòng chất (lỏng, khí) chứa chất bị hấp phụ được đưa liên tục vào cột. Chất bị hấp phụ được giữ lại trong cột và chỉ xuất hiện ở phía đầu ra khỏi cột khi chất hấp phụ đã bão hòa dung lượng. Nếu theo dõi sự biến đổi của nồng độ chất hấp phụ theo thời gian, tức là theo dõi dải nồng độ theo thời gian (t = L/vc) sẽ nhận được đường cong thoát.

Mục tiêu thực tiễn của nghiên cứu động lực hấp phụ là xác định (thiết kế) được thời gian hoạt động của một cột hấp phụ từ các số liệu thực nghiệm, đánh giá sự hao hụt dung lượng hấp phụ khi sử dụng phương pháp dòng chảy.  Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ Hấp phụ là một quá trình phức tạp, nó chịu ảnh hưởng bởi một số yếu tố chính sau[7]: Ảnh hưởng của dung môi: hấp phụ trong dung dịch là hấp phụ cạnh tranh nghĩa là khi chất tan bị hấp phụ càng mạnh thì dung môi bị hấp phụ càng yếu. Độ xốp của chất hấp phụ: khi kích thước mao quản trong chất hấp phụ giảm thì sự hấp phụ từ dung dịch thường tăng lên. Nhưng đến một giới hạn nào đó, kích thước mao quản quá nhỏ sẽ cản trở sự đi vào của chất bị hấp phụ.

h 7 Nhiệt độ: khi tăng nhiệt độ sự phụ thuộc trong dung dịch giảm, tuy nhiên đối với những cấu tử tan hạn chế, khi tăng nhiệt độ, độ tan tăng làm cho nồng độ của nó trong dung dịch tăng lên, do vậy khả năng hấp phụ cũng có thể tăng lên. pH của môi trường: ảnh hưởng nhiều lên tính chất bề mặt của chất hấp phụ và chất bị hấp phụ trong dung dịch, nên cũng ảnh hưởng tới quá trình hấp phụ. Ngoài ra còn có các yếu tố khác như: nồng độ của chất tan trong dung dịch, áp suất đối với chất khí, quá trình hấp phụ cạnh tranh đối với các chất bị hấp phụ. - Khái niệm về nguồn nước  Nước mặt: Thủy quyển là một thành phần cơ bản của môi trường tự nhiên, bao gồm toàn bộ nước của các đại dương, sông, suối, ao, hồ, đầm, kênh rạch, nước ngầm, băng tuyết và hơi ẩm trong không khí.

Khoảng 97% lượng nước trên thế giới là nước mặn. Nước ngọt chiếm tỉ lệ rất nhỏ khoảng 3% [21].