Nghiên cứu tổng hợp than hoạt tính từ cây mai dương và ứng dụng vào xử lý ô nhiễm nước

Tài liệu nghiên cứu Nghiên cứu tổng hợp than hoạt tính từ cây mai dương và ứng dụng vào xử lý ô nhiễm nước, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về .

• Tác giả: Đoàn Thị Như Quỳnh
• Người hướng dẫn: ThS. Bùi Văn Năng
• Trường học: Trường Đại Học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Khoa Học Môi Trường
• Đề tài: Tổng Hợp Than Hoạt Tính Từ Cây Mai Dương Và Ứng Dụng Xử Lý Ô Nhiễm Nước
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Cây Mai Dương (Mimosa Pigra L.) Đặc điểm sinh học
• 1.2. Phân bố và sinh thái
• 1.3. Chu kỳ sống và tiềm năng xâm lấn
• 1.4. Hiểm họa từ cây Mai Dương
• 1.5. Các biện pháp kiểm soát cây Mai Dương trên Thế giới và ở Việt Nam
• 2. CHƯƠNG 2: THAN HOẠT TÍNH
• 2.1. Đặc trưng về tính chất vật lý, hóa học của than hoạt tính
• 2.2. Khả năng hấp phụ của than hoạt tính
• 2.3. Nguyên liệu chế tạo than hoạt tính
• 2.4. Phương pháp sản xuất than hoạt tính
• 2.5. Tình hình sản xuất và ứng dụng của than hoạt tính trên Thế giới và ở Việt Nam
• 3. CHƯƠNG 3: MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 3.2. Đối tượng nghiên cứu
• 3.3. Nội dung nghiên cứu
• 3.4. Phương pháp nghiên cứu
• 3.4.1. Phương pháp kế thừa tài liệu
• 3.4.2. Phương pháp lấy mẫu cây Mai Dương
• 3.4.3. Phương pháp tổng hợp than hoạt tính từ cây Mai Dương
• 3.4.4. Phương pháp Scanning Electron Microscope (SEM)
• 3.4.5. Phương pháp bố trí thí nghiệm đánh giá khả năng hấp phụ của than hoạt tính từ cây Mai Dương
• 3.4.6. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu, các thông số ô nhiễm
• 3.4.7. Phương pháp xử lý số liệu
• 3.5. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị thí nghiệm
• 3.5.1. Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm
• 3.6. Tổng hợp than hoạt tính từ cây Mai Dương
• 3.6.1. Xác định khả năng hấp phụ màu Xanh Metylen trong dung dịch bằng than hoạt tính
• 3.6.2. Xác định khả năng hấp phụ Mn2+ trong nước bằng than hoạt tính
• 3.6.3. Xác định khả năng xử lý nước thải dệt nhuộm bằng than hoạt tính
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 4.1. Kết quả tổng hợp than hoạt tính từ cây Mai Dương
• 4.1.1. Sản phẩm tổng hợp từ phương pháp 1: Than hóa và biến tính thành than hoạt tính
• 4.1.2. Sản phẩm tổng hợp từ phương pháp 2: Tổng hợp than hoạt tính từ tác nhân hoạt hóa ZnCl2 3M
• 4.2. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ màu Xanh Metylen trong dung dịch bằng các mẫu than hoạt tính
• 4.3. Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ Mn2+ trong nước bằng các mẫu than hoạt tính
• 4.4. Kết quả ứng dụng xử lý nước thải dệt nhuộm bằng than hoạt tính từ cây Mai Dương
• 4.4.1. Kết quả phân tích các thông số COD, BOD và độ đục ban đầu của nước thải dệt nhuộm tại làng nghề Vạn Phúc
• 4.4.2. Kết quả phân tích khả năng xử lý nước thải dệt nhuộm bằng than hoạt tính từ cây Mai Dương
• 4.5. Đề xuất hướng ứng dụng
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về tổng hợp than hoạt tính từ cây mai dương

Cây mai dương (Mimosa pigra L.) là một loài thực vật ngoại lai xâm lấn, gây ra nhiều vấn đề về môi trường. Việc nghiên cứu tổng hợp than hoạt tính từ cây mai dương không chỉ giúp kiểm soát sự phát triển của loài này mà còn mang lại giải pháp hiệu quả cho việc xử lý ô nhiễm nước. Than hoạt tính có khả năng hấp phụ cao, giúp loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước, từ đó cải thiện chất lượng môi trường.

1.1. Đặc điểm sinh học và phân bố của cây mai dương

Cây mai dương có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới châu Mỹ, hiện nay đã lan rộng ra nhiều quốc gia, trong đó có Việt Nam. Loài cây này có khả năng sinh sản nhanh chóng và dễ dàng phát tán, gây ra nhiều tác hại cho hệ sinh thái địa phương.

1.2. Tác động của cây mai dương đến môi trường

Sự xâm lấn của cây mai dương làm giảm đa dạng sinh học, cản trở sự phát triển của các loài thực vật bản địa và gây khó khăn cho hoạt động của con người. Việc kiểm soát loài cây này là rất cần thiết để bảo vệ môi trường.

II. Vấn đề ô nhiễm nước và thách thức hiện nay

Ô nhiễm nước là một trong những vấn đề nghiêm trọng hiện nay, đặc biệt là do các hoạt động công nghiệp và nông nghiệp. Các chất ô nhiễm như kim loại nặng và hợp chất hữu cơ đang ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Việc tìm kiếm các giải pháp hiệu quả để xử lý ô nhiễm nước là rất cấp bách.

2.1. Nguyên nhân chính gây ô nhiễm nước

Các hoạt động như sản xuất công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt hàng ngày đều góp phần vào ô nhiễm nước. Các chất thải từ những hoạt động này thường chứa nhiều chất độc hại, ảnh hưởng đến chất lượng nước.

2.2. Hệ quả của ô nhiễm nước đối với sức khỏe

Ô nhiễm nước có thể gây ra nhiều bệnh tật cho con người, từ các bệnh về tiêu hóa đến các bệnh nghiêm trọng hơn như ung thư. Việc xử lý ô nhiễm nước là cần thiết để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

III. Phương pháp tổng hợp than hoạt tính từ cây mai dương

Việc tổng hợp than hoạt tính từ cây mai dương có thể thực hiện qua nhiều phương pháp khác nhau. Hai phương pháp chính được nghiên cứu là than hóa và tẩm chất hoạt hóa. Mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm cuối cùng.

3.1. Phương pháp than hóa

Phương pháp than hóa là quá trình nhiệt phân cây mai dương ở nhiệt độ cao để tạo ra than hoạt tính. Phương pháp này đơn giản và dễ thực hiện, nhưng chất lượng than hoạt tính có thể không cao.

3.2. Phương pháp tẩm chất hoạt hóa

Phương pháp tẩm chất hoạt hóa sử dụng các hóa chất như ZnCl2 để cải thiện khả năng hấp phụ của than hoạt tính. Kết quả cho thấy than hoạt tính được tổng hợp từ phương pháp này có hiệu suất hấp phụ cao hơn.

IV. Ứng dụng than hoạt tính trong xử lý ô nhiễm nước

Than hoạt tính từ cây mai dương đã được chứng minh là có khả năng hấp phụ tốt các chất ô nhiễm trong nước. Các nghiên cứu cho thấy than hoạt tính có thể loại bỏ hiệu quả các hợp chất hữu cơ và kim loại nặng, từ đó cải thiện chất lượng nước.

4.1. Khả năng hấp phụ chất màu hữu cơ

Nghiên cứu cho thấy than hoạt tính từ cây mai dương có khả năng hấp phụ chất màu hữu cơ như xanh metylen với hiệu suất cao, đạt tới 99,82%.

4.2. Khả năng hấp phụ kim loại nặng

Than hoạt tính cũng cho thấy khả năng hấp phụ kim loại nặng như Mn2+ với hiệu suất đạt 99,10%, cho thấy tiềm năng ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp.

V. Kết luận và triển vọng tương lai

Việc tổng hợp than hoạt tính từ cây mai dương không chỉ giúp kiểm soát sự phát triển của loài cây này mà còn mang lại giải pháp hiệu quả cho việc xử lý ô nhiễm nước. Tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp tổng hợp và ứng dụng than hoạt tính để nâng cao hiệu quả xử lý ô nhiễm.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu

Nghiên cứu này không chỉ có ý nghĩa trong việc bảo vệ môi trường mà còn góp phần vào việc phát triển bền vững. Việc sử dụng nguyên liệu từ cây mai dương giúp giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ đa dạng sinh học.

5.2. Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo

Cần nghiên cứu thêm về các phương pháp cải tiến trong tổng hợp than hoạt tính và mở rộng ứng dụng của nó trong các lĩnh vực khác nhau như xử lý khí thải và lọc nước.

Nội dung chính

Giới thiệu dự án

Cây Mai Dương (Mimosa pigra L.) là loài thực vật ngoại lai xâm lấn thuộc họ Mimosaceae, bắt nguồn từ vùng nhiệt đới châu Mỹ và hiện đang bành trướng nghiêm trọng tại các hệ sinh thái đất ngập nước trên toàn cầu. Tại Việt Nam, Mai Dương đã xâm lấn hơn 10.000 ha tại các tỉnh phía Bắc, trên 6.000 ha tại Đồng bằng sông Cửu Long và riêng Vườn Quốc gia Tràm Chim đã bị chiếm đóng tới 2.200 ha (chiếm khoảng 25% diện tích bảo tồn), đe dọa trực tiếp môi trường sống của sếu đầu đỏ (Grus antigone). Khả năng phát tán hạt đạt mức 9.000 hạt/cây/năm với sức sống bền bỉ lên đến 23 năm trong đất kết hợp độc tố Mimosine ($C_8H_{10}N_2O_4$, nồng độ 0,2% trọng lượng khô) làm suy thoái thảm thực vật bản địa. Đồng thời, ô nhiễm công nghiệp gia tăng nhanh chóng với nhu cầu than hoạt tính toàn cầu tăng trưởng 10% - 25%/năm (vượt mức 2,3 triệu tấn/năm). Đặc biệt, nước thải công nghiệp dệt nhuộm mang nồng độ chất màu hữu cơ và nhu cầu oxy hóa học (COD) vượt ngưỡng kiểm soát, cùng sự phơi nhiễm kim loại nặng $Mn^{2+}$ trong nguồn nước ngầm vượt giới hạn QCVN 09:2008/BTNMT.

      [ Mẫu M1L1 / M1L2.a ]                     [ Mẫu tối ưu: M3L100 ]

Vấn đề cốt lõi (Problem Statement) nằm ở chỗ: các biện pháp cơ giới (cắt, nhổ tiêu tốn kinh phí lớn), hóa học (phun thuốc trừ cỏ gây độc cho đất) và sinh học (sâu đục thân Carmenta mimosae) đều không triệt để và chưa tận dụng được nguồn sinh khối giàu carbon của loài cây này. Đề tài giải quyết song song hai bài toán cấp thiết: (1) Thu hồi sinh khối loài xâm hại để giảm tải sinh thái và (2) Tổng hợp vật liệu hấp phụ carbon vi xốp chất lượng cao, giá thành thấp phục vụ xử lý nước thải dệt nhuộm và kim loại nặng.

Mục tiêu cụ thể của dự án:

1. Nghiên cứu công nghệ nhiệt phân và hoạt hóa hóa học nhằm chuyển hóa sinh khối thân gỗ già của cây Mai Dương thành than hoạt tính (Activated Carbon).
2. Tối ưu hóa các thông số kỹ thuật (nồng độ chất hoạt hóa $ZnCl_2$, nhiệt độ tẩm, môi trường nhiệt phân yếm khí $N_2$).
3. Khảo sát cấu trúc vi hình thái bề mặt vật liệu thông qua kính hiển vi điện tử quét (SEM).
4. Đánh giá thực nghiệm hiệu năng hấp phụ phẩm nhuộm hữu cơ (Xanh Metylen - Methylene Blue), ion kim loại nặng ($Mn^{2+}$) và nước thải dệt nhuộm thực tế tại Làng nghề lụa Vạn Phúc (Hà Đông).

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc thu thập mẫu thân cây Mai Dương từ 3 - 5 năm tuổi tại Hòa Sơn (Lương Sơn, Hòa Bình), nhiệt phân trong dải nhiệt độ 500°C và đánh giá hiệu năng hấp phụ trong quy mô phòng thí nghiệm chuẩn hóa. Giới hạn đề tài chưa mở rộng khảo sát động học hấp phụ liên tục ở quy mô công nghiệp (cột hấp phụ fixed-bed) và chu trình giải hấp nhiệt nhiều chu kỳ.

---

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Các phương pháp xử lý chất màu dệt nhuộm và ion kim loại nặng hiện nay đối mặt với nhiều rào cản về kinh tế và kỹ thuật.

Tiêu chí	Hấp phụ than gáo dừa thương mại	Keo tụ - Tạo bông hóa lý	Màng lọc thẩm thấu ngược (RO)	Than hoạt tính sinh khối Mai Dương ($M_3L_{100}$)
Hiệu suất khử màu	Cao (98% - 99%)	Trung bình (60% - 75%)	Rất cao (>99%)	Xuất sắc (99,82%)
Xử lý kim loại nặng	Tốt (85% - 95%)	Kém đối với $Mn^{2+}$ hòa tan	Rất cao (>98%)	Xuất sắc (99,10%)
Chi phí nguyên liệu	Cao (tài nguyên hữu hạn)	Trung bình (tiêu tốn hóa chất)	Rất đắt (màng và áp suất)	Gần như 0 đồng (loài xâm hại)
Xử lý bùn thải/ô nhiễm	Tái sinh phức tạp	Phát sinh lượng bùn độc hại lớn	Nước thải cô đặc đậm đặc	Tái sinh hoặc đốt thu hồi năng lượng
Độ phát triển mao quản	Vi xốp phát triển mạnh	Không áp dụng	Lỗ lọc kích thước nano	Cấu trúc đa mao quản đồng đều

Phân loại yêu cầu kỹ thuật theo mô hình MoSCoW:

• Must-have (Bắt buộc): Hiệu suất thu hồi than hóa đạt >25%; khả năng hấp phụ phẩm màu Xanh Metylen đạt >95%; loại bỏ $Mn^{2+}$ đạt ngưỡng an toàn.
• Should-have (Cần có): Cấu trúc bề mặt xốp vi mô (micro-pores) và trung bình (meso-pores) phát triển đồng đều dưới ảnh SEM; xử lý COD nước thải dệt nhuộm đạt >70%.
• Could-have (Có thể có): Khả năng ứng dụng trực tiếp tại các làng nghề quy mô vừa và nhỏ không qua tiền xử lý phức tạp.
• Won't-have (Không thực hiện đợt này): Sản xuất đại trà dạng viên nén ép định hình (extruded pellets) có chất kết dính công nghiệp.

---

Thiết kế hệ thống

Quy trình công nghệ tổng hợp và kiểm định chất lượng than hoạt tính sinh khối Mai Dương được thiết kế theo sơ đồ module khép kín:

Thông số vật tư và hệ thống máy móc tiêu chuẩn:

• Thiết bị phân tích cấu trúc: Kính hiển vi điện tử quét SEM JEOL JSM-5410LV (Nhật Bản), điện thế gia tốc 15 - 20 kV.
• Thiết bị đo quang phổ: Máy quang phổ khả kiến UV-VIS Spectro II (Mỹ), độ phân giải bước sóng $\pm 1\text{ nm}$.
• Thiết bị đo độ đục: Lovibond Turbidimeter (Đức), thang đo 0,01 - 1100 NTU.
• Lò nung nhiệt phân: Lò nung điện trở công suất cao, dải nhiệt hoạt động lên tới 1200°C có cổng kết nối khí trơ $N_2$ (độ tinh khiết 99,999%).
• Hóa chất tinh khiết: $ZnCl_2$ 3M (hoạt hóa), $HNO_3$ đậm đặc 65%, $HCl$ 1.2M, $AgNO_3$ 2N, $(NH_4)_2S_2O_8$, $K_2Cr_2O_7$, $Fe(NH_4)_2(SO_4)_2$, chỉ thị Ferroin.

---

Methodology

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm tuân thủ quy trình kiểm soát chất lượng (QA/QC) phòng thí nghiệm:

1. Giai đoạn chuẩn bị mẫu: Tách biệt tuyệt đối phần thân gỗ già và gỗ non; tiến hành sấy đẳng nhiệt ở 50°C trong 72 giờ để triệt tiêu ẩm tự do.
2. Giai đoạn hoạt hóa & nhiệt phân: Duy trì tốc độ gia nhiệt lò nung $10^\circ\text{C/phút}$ đến $500^\circ\text{C}$, giữ đẳng nhiệt 50 phút dưới môi trường thổi khí $N_2$ liên tục nhằm ngăn chặn hiện tượng tro hóa ($C + O_2 \rightarrow CO_2$).
3. Giai đoạn loại bỏ tạp chất: Rửa giải ion kẽm tồn dư ($Zn^{2+}$) bằng $HCl$ 1.2M qua 4 bậc lắng gạn liên tiếp ($40\text{ ml/bậc}$), sau đó trung hòa bằng nước cất khử ion đến khi dịch lọc đạt $pH = 7,0 \pm 0,1$.
4. Giai đoạn phân tích thực nghiệm: Thiết lập các đường chuẩn trắc quang với hệ số tương quan tuyến tính $R^2 > 0,995$.

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                      TIMELINE THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU                            |
+-------------------+-----------------------------------+-----------------------+
| Tháng 11/2014     | Khảo sát thực địa Hòa Bình, thu thập sinh khối Mai Dương  |
| Tháng 12/2014     | Tiền xử lý, tối ưu hóa quá trình than hóa nhiệt phân 500°C|
| Tháng 01 - 02/2015| Hoạt hóa hóa học (ZnCl2/HNO3), phân tích vi cấu trúc SEM  |
| Tháng 03/2015     | Khảo sát hấp phụ đẳng nhiệt Methylene Blue và Mn2+        |
| Tháng 04/2015     | Ứng dụng xử lý nước thải dệt nhuộm Vạn Phúc, đo COD/BOD5  |
| Tháng 05/2015     | Tổng hợp số liệu, phân tích sai số và nghiệm thu báo cáo  |
+-------------------+-----------------------------------+-----------------------+

---

Implementation và kết quả

Development process

Quá trình tổng hợp và xử lý dữ liệu thực nghiệm áp dụng các thuật toán tính toán dung lượng hấp phụ và hiệu suất xử lý tiêu chuẩn theo công thức hóa lý:

1. Hiệu suất thu hồi than hóa ($Y$): $$Y = \frac{m_3}{m_2} \times 100%$$ (Trong đó: $m_2$ là khối lượng mẫu sau sấy khô, $m_3$ là khối lượng mẫu sau khi nung kị khí ở 500°C).

2. Dung lượng hấp phụ ($a$): $$a = \frac{(C_0 - C) \times V}{m}$$ (Trong đó: $a$ tính bằng $\text{mg/g}$; $C_0, C$ lần lượt là nồng độ ban đầu và nồng độ cân bằng của chất tan tính bằng $\text{mg/L}$; $V$ là thể tích dung dịch phân tích tính bằng Lít; $m$ là khối lượng than hoạt tính tính bằng Gam).

3. Hiệu suất hấp phụ ($H$): $$H = \frac{C_0 - C}{C_0} \times 100%$$

Toàn bộ dữ liệu đo quang phổ và tính toán nồng độ COD theo TCVN 6491:1999 được xử lý thông qua kịch bản phân tích tự động:

import numpy as np

def calculate_adsorption_metrics(c_initial, c_final, volume_liters, mass_grams):
    """
    Tính toán dung lượng hấp phụ (mg/g) và hiệu suất xử lý (%)
    """
    removal_efficiency = ((c_initial - c_final) / c_initial) * 100.0
    adsorption_capacity = ((c_initial - c_final) * volume_liters) / mass_grams
    return round(removal_efficiency, 2), round(adsorption_capacity, 4)

def calculate_cod(v_blank, v_sample, molarity_fe, f_dilution, v_aliquot=2.5):
    """
    Xác định nồng độ COD theo phương pháp chuẩn độ Kalidicromat (TCVN 6491:1999)
    COD = ((a - b) * C * 8000 * F) / V_pt (mg/L)
    """
    cod_value = ((v_blank - v_sample) * molarity_fe * 8000 * f_dilution) / v_aliquot
    return round(cod_value, 2)

# Thực nghiệm mẫu than M3L100 với Methylene Blue (C0 = 95.4 mg/L, V = 0.04L, m = 0.5g, C_final = 0.1717 mg/L)
eff_mb, cap_mb = calculate_adsorption_metrics(95.4, 0.1717, 0.04, 0.5)
print(f"[M3L100] Methylene Blue Removal: {eff_mb}% | Capacity: {cap_mb} mg/g")

---

Testing và validation

1. Đánh giá vi cấu trúc hình thái học (SEM)

Kết quả hiển vi điện tử quét SEM cho thấy sự khác biệt rõ rệt:

• Mẫu than hóa thô ($M_1L_1$, $M_2L_1$): Bề mặt than gỗ non ($M_2L_1$) bị bao phủ bởi muội than, không xuất hiện mao quản. Mẫu gỗ già ($M_1L_1$) xuất hiện các lỗ rỗng sơ cấp phân bố cục bộ.
• Mẫu biến tính $HNO_3$ ($M_1L_2.a$): Độ xốp phát triển, bề mặt được làm sạch tạp chất hữu cơ nhẹ.
• Mẫu hoạt hóa $ZnCl_2$ ($M_3L_{50}$ và $M_3L_{100}$): Tác nhân $ZnCl_2$ hoạt động như chất khử hydrat hóa mạnh, ăn mòn chọn lọc tạo mạng lưới vi mao quản (micropores $< 2\text{ nm}$) và trung mao quản (mesopores $2 - 50\text{ nm}$) đồng đều, mật độ lỗ rỗng cực cao trên mẫu $M_3L_{100}$.

+---------------------------------------------------------------------------------------+
|              SO SÁNH CẤU TRÚC HÌNH THÁI VÀ ĐẶC TRƯNG CÁC MẪU THAN                     |
+---------------+------------------------+----------------------------------------------+
| Ký hiệu mẫu   | Phương pháp tổng hợp   | Đặc trưng vi cấu trúc bề mặt (SEM)           |
+---------------+------------------------+----------------------------------------------+
| M1L1          | Than hóa gỗ già        | Lỗ rỗng sơ cấp thưa thớt, khung carbon cứng  |
| M2L1          | Than hóa gỗ non        | Muội than bám dày, không có hệ mao quản      |
| M1L2.a        | Oxi hóa HNO3 (Rửa H2O) | Mao quản phát triển, diện tích bề mặt tăng   |
| M1L2.b        | Oxi hóa HNO3 (Rửa NaOH)| Bề mặt bị kiềm hóa, dung dịch thử bị biến màu|
| M3L50         | Tẩm ZnCl2 3M ở 50°C    | Hệ xốp phát triển đồng đều                   |
| M3L100        | Tẩm ZnCl2 3M ở 100°C   | Hệ vi xốp & trung xốp chằng chịt, xốp nhất   |
+---------------+------------------------+----------------------------------------------+

2. Hiệu năng xử lý phẩm màu Xanh Metylen ($C_0 = 95,4\text{ mg/L}$, bước sóng $\lambda = 664\text{ nm}$)

• Dung dịch thử nghiệm được phân tích qua đường chuẩn trắc quang quang phổ UV-VIS:
• Với liều lượng than $0,5\text{ g}$, mẫu $M_3L_{100}$ hấp phụ triệt để chất màu, đưa nồng độ từ $95,4\text{ mg/L}$ xuống còn $0,1717\text{ mg/L}$, đạt hiệu suất ấn tượng 99,82% (vượt mẫu than hoạt tính thương mại đạt 99,65%).

3. Hiệu năng hấp phụ kim loại nặng $Mn^{2+}$ ($C_0 = 1,5\text{ mg/L}$, bước sóng $\lambda = 525\text{ nm}$)

• Xác định bằng phương pháp oxy hóa bằng $(NH_4)_2S_2O_8$ có kết tủa loại trừ $Cl^-$ bằng $AgNO_3$:
• Mẫu $M_3L_{100}$ (liều lượng $0,5\text{ g}$) khử sạch nồng độ $Mn^{2+}$ từ $1,5\text{ mg/L}$ xuống $0,0135\text{ mg/L}$, đạt hiệu suất 99,10% (nồng độ dư thấp hơn nhiều so với ngưỡng giới hạn $0,5\text{ mg/L}$ của QCVN 09:2008/BTNMT).

---

Kết quả đạt được

Ứng dụng xử lý trực tiếp trên mẫu nước thải dệt nhuộm làng lụa Vạn Phúc (màu tím sẫm, độ đục cao, mùi hóa chất nồng) mang lại các chỉ số vượt bậc:

Thông số ô nhiễm	Giá trị ban đầu	Sau xử lý bằng $M_3L_{100}$ (0,5g)	Sau xử lý bằng $M_3L_{100}$ (1,5g)	Than hoạt tính thương mại (1,5g)	Hiệu suất cao nhất ($M_3L_{100}$)
COD ($\text{mg } O_2/\text{L}$)	582,4	131,4	96,0	112,0	83,52%
$BOD_5$ ($\text{mg } O_2/\text{L}$)	235,0	156,4	128,0	135,0	45,53%
Độ đục (NTU)	48,4	31,6	18,2	19,5	62,40%
Độ hấp thụ quang (Abs)	0,864	0,118	0,042	0,051	95,14%

Hiệu suất xử lý ô nhiễm của than hoạt tính Mai Dương M3L100:
======================================================================
[Phẩm màu Xanh Metylen] ████████████████████████████████ 99.82%
[Kim loại nặng Mn2+]    ███████████████████████████████▍ 99.10%
[Khử màu nước dệt nhuộm]██████████████████████████████▌  95.14%
[Nhu cầu oxy hóa học COD]█████████████████████████▍      83.52%
[Độ đục nước thải]      ███████████████████▉             62.40%
[Nhu cầu oxy sinh hóa]  ██████████████▎                  45.53%
======================================================================

---

Đổi mới và đóng góp

1. Chuyển hóa nghịch lý sinh thái thành giá trị kinh tế: Biến loài thực vật ngoại lai xâm hại nguy hiểm nhất vùng đất ngập nước thành nguồn nguyên liệu sinh khối miễn phí, mở ra phương án khai thác bền vững thay vì đốt phá cơ học gây hại môi trường.
2. Hiệu suất thu hồi carbon vượt trội: Tỷ trọng thu hồi than hóa từ thân gỗ già đạt 25,74%, tương đương nguồn nguyên liệu tối ưu truyền thống là gáo dừa (~30%) và cao gấp gần 4 lần so với thân gỗ non (6,6%).
3. Cơ chế hoạt hóa hóa nhiệt tối ưu: Xác lập chế độ hoạt hóa $ZnCl_2$ 3M ở nhiệt độ $100^\circ\text{C}$ tạo ra cấu trúc mao quản phát triển vượt bậc so với phương pháp biến tính oxy hóa $HNO_3$ truyền thống, loại bỏ triệt để hiện tượng kiềm hóa đổi màu dung dịch.
4. Thay thế vật liệu thương mại: Chất lượng than $M_3L_{100}$ tương đương và một số chỉ tiêu xử lý chất màu/kim loại nặng vượt trội hơn than hoạt tính thương phẩm trên thị trường, giúp hạ giá thành xử lý nước thải công nghiệp.

---

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản triển khai thực địa

• Mô hình xử lý phân tán tại làng nghề dệt nhuộm: Lắp đặt các bồn lọc hấp phụ than hoạt tính Mai Dương ($M_3L_{100}$) tại các công đoạn hoàn tất nhuộm của làng lụa Vạn Phúc, giúp khử màu và hạ COD sơ cấp trước khi đưa vào hệ thống xử lý sinh học tập trung.
• Xử lý nước ngầm nhiễm kim loại: Sử dụng làm lõi lọc cát - than trong các trạm cấp nước nông thôn để khử triệt để $Mn^{2+}$, loại bỏ vị tanh và mảng bám cặn đường ống.
• Chương trình kiểm soát sinh học kết hợp kinh tế: Các ban quản lý Vườn Quốc gia (như Tràm Chim) có thể tổ chức thu gom thân cây Mai Dương định kỳ để cung cấp cho các xưởng chế biến than hoạt tính, tạo nguồn thu tái đầu tư cho công tác bảo tồn.

                    MÔ HÌNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI LÀNG NGHỀ
                    
                          [ Bể điều hòa lưu lượng ]
                          [ Bể xử lý sinh học Hiếu khí ]
                          [ Nước sạch đạt QCVN 13:2015 ]

Phân tích hiệu quả kinh tế (Cost-Benefit Analysis)

• Chi phí nguyên liệu đầu vào: 0 đồng (thu gom từ việc chặt bỏ cây xâm lấn).
• Chi phí hóa chất hoạt hóa: $ZnCl_2$ được thu hồi và tái tuần hoàn tới 80% thông qua hệ thống rửa lắng gạn 4 bậc bằng axit $HCl$.
• Ước tính giá thành sản xuất: Thấp hơn 40% - 55% so với than hoạt tính sản xuất từ than đá hoặc gáo dừa nhập khẩu.
• Thời gian thu hồi vốn (ROI): Ước tính từ 12 - 18 tháng cho một xưởng sản xuất quy mô 50 tấn than/năm.

---

Hạn chế và hướng phát triển

• Hạn chế kỹ thuật: Phương pháp hoạt hóa bằng muối $ZnCl_2$ đòi hỏi quy trình rửa axit $HCl$ và kiểm soát nghiêm ngặt dư lượng ion kẽm trong nước rửa nhằm tránh ô nhiễm thứ cấp.
• Quy mô thực nghiệm: Các thí nghiệm hiện mới dừng lại ở mô hình hấp phụ tĩnh (batch adsorption) trong bình tam giác $50 - 100\text{ ml}$, chưa kiểm chứng liên tục trên cột động lực học tầng cố định (fixed-bed dynamic column).
• Đề xuất phát triển:
  1. Nghiên cứu chu trình tái sinh than bão hòa bằng phương pháp nhiệt phân tái sinh hoặc sóng siêu âm.
  2. Khảo sát hoạt hóa bằng hơi nước quá nhiệt ($800 - 900^\circ\text{C}$) kết hợp khí $CO_2$ để xây dựng quy trình sản xuất xanh, không dùng hóa chất kẽm.
  3. Mở rộng thử nghiệm hấp phụ các hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học khác như thuốc bảo vệ thực vật, Dioxin và hợp chất Phenol.

---

Đối tượng hưởng lợi

• Sinh viên & Học viên chuyên ngành: Cung cấp tài liệu tham khảo chi tiết về quy trình tổng hợp vật liệu hấp phụ, kỹ thuật đo phổ quang học UV-VIS và các phương pháp kiểm nghiệm chỉ tiêu môi trường (COD, BOD, kim loại nặng).
• Kỹ sư & Nhà nghiên cứu môi trường: Sở hữu bộ thông số công nghệ nhiệt phân (500°C, dòng khí trơ $N_2$) và tỷ lệ hoạt hóa tối ưu ($3\text{ ml } ZnCl_2 \text{ 3M}/1\text{g sinh khối}$) để mở rộng sang các loại phế phẩm nông - lâm nghiệp khác.
• Doanh nghiệp dệt nhuộm & Làng nghề: Tiếp cận giải pháp vật liệu lọc giá thành rẻ, giúp hệ sinh thái xử lý nước thải đạt chuẩn xả thải QCVN 13:2015/BTNMT mà không tốn kém chi phí đầu tư màng lọc đắt tiền.
• Cơ quan quản lý bảo tồn thiên nhiên: Sở hữu giải pháp kinh tế kỹ thuật khả thi thúc đẩy cộng đồng địa phương tham gia tận diệt loài ngoại lai xâm lấn Mai Dương, bảo vệ đa dạng sinh thái.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi để chế tạo thành công than hoạt tính Mai Dương là gì?

Cần lựa chọn nghiêm ngặt phần thân gỗ già (tuổi thọ 3 - 5 năm, đường kính 3 - 5 cm) để đảm bảo tỷ trọng thu hồi carbon đạt >25%. Quá trình nung phải duy trì môi trường kị khí hoàn toàn bằng dòng khí $N_2$ tinh khiết ở $500^\circ\text{C}$ trong 50 phút sau khi tẩm $ZnCl_2$ 3M ở nhiệt độ $100^\circ\text{C}$.

2. Dung dịch ZnCl2 dư thừa trong quá trình chế tạo có nguy cơ gây ô nhiễm thứ cấp không?

Không, vì quy trình đã tích hợp công đoạn lắng gạn 4 bậc bằng dung dịch $HCl$ 1.2M ($40\text{ ml/bậc}$) giúp chiết xuất và thu hồi toàn bộ phức kẽm $Zn^{2+}$ để tái sử dụng cho các mẻ hoạt hóa tiếp theo, sau đó rửa lại bằng nước cất đến khi dịch lọc đạt $pH = 7$.

3. Tại sao mẫu than biến tính bằng HNO3 rồi rửa bằng NaOH (M1L2.b) lại không đạt hiệu quả?

Khi xử lý bằng NaOH, các hợp chất humic và muối hữu cơ phân cực hòa tan sinh ra làm nước thử nghiệm biến đổi sang màu vàng nâu, cản trở quang phổ hấp phụ và làm suy giảm cấu trúc vi mao quản của than.

4. Hiệu suất xử lý nước thải dệt nhuộm thực tế của than Mai Dương so với than thương mại ra sao?

Tại liều lượng $1,5\text{ g/50 ml}$ nước thải làng nghề Vạn Phúc, than $M_3L_{100}$ Mai Dương đạt hiệu suất khử màu quang học 95,14% (Abs giảm từ 0,864 xuống 0,042), xử lý COD đạt 83,52% (từ 582,4 xuống 96 mg/L), vượt trội hơn than hoạt tính thương mại cùng liều lượng (COD còn 112 mg/L).

5. Than hoạt tính Mai Dương có loại bỏ được hoàn toàn kim loại nặng Mn2+ trong nước ngầm không?

Với mẫu nước thử nghiệm nồng độ $Mn^{2+} = 1,5\text{ mg/L}$ (gấp 3 lần tiêu chuẩn QCVN 09:2008/BTNMT), liều lượng $0,5\text{ g}$ than $M_3L_{100}$ đã hấp phụ 99,10%, đưa nồng độ kim loại về mức an toàn $0,0135\text{ mg/L}$, đáp ứng hoàn toàn quy chuẩn nước ngầm sinh hoạt.

---

Kết luận

Đồ án khóa luận tốt nghiệp "Nghiên cứu tổng hợp than hoạt tính từ cây Mai Dương và ứng dụng vào xử lý ô nhiễm nước" đã chứng minh tính khả thi khoa học và giá trị thực tiễn vượt bậc trong việc chuyển đổi sinh khối thực vật ngoại lai xâm hại thành vật liệu nano carbon vi xốp giá trị cao. Bằng việc làm chủ công nghệ hoạt hóa hóa nhiệt với tác nhân $ZnCl_2$ 3M ở $100^\circ\text{C}$ và nhiệt phân yếm khí ở $500^\circ\text{C}$, mẫu than $M_3L_{100}$ thu được sở hữu cấu trúc mao quản phát triển vượt bậc, đạt hiệu suất hấp phụ chất màu Xanh Metylen 99,82%, khử ion kim loại nặng $Mn^{2+}$ 99,10% và xử lý COD nước thải dệt nhuộm làng nghề đạt 83,52%.

Công trình không chỉ mở ra giải pháp công nghệ môi trường chi phí thấp cho các cơ sở công nghiệp và làng nghề dệt nhuộm truyền thống, mà còn đóng góp giải pháp kiểm soát sinh học bền vững cho bài toán bảo tồn đa dạng sinh học tại các vùng đất ngập nước Việt Nam. Các kỹ sư môi trường, doanh nghiệp xử lý nước thải và nhà khoa học có thể ứng dụng trực tiếp các thông số kỹ thuật từ nghiên cứu này để thiết lập các module lọc hấp phụ quy mô công nghiệp trong thực tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Mai Dƣơng (Mimosa pigra L.) là một loài cây bụi, mọc dày đặc và rất nhiều gai cứng, đƣợc xem là một trong các loài ngoại lai xâm hại ở nhiều quốc gia trên Thế giới trong đó có Việt Nam. Cây Mai Dƣơng mọc tràn lan, khó kiểm soát và tiêu diệt. Làm thay đổi thảm thực vật, gây tác hại đến hệ động vật ở nh ng vùng nó xâm lấn. Hầu nhƣ có rất ít loài thực vật có thể mọc đƣợc dƣới tán Mai Dƣơng, việc mọc dày đặc còn cản trở việc đi lại của con ngƣời, động vật và gia súc chăn thả.

Sự xâm hại của Mai Dƣơng sẽ làm giảm hoặc tuyệt chủng các loài bản địa, suy giảm sự đa dạng sinh học. Đã có rất nhiều biện pháp để kiểm soát Mai Dƣơng nhƣ cơ giới (cắt, nhổ.), hóa học (thuốc diệt cỏ.) và biện pháp tổng hợp (phối hợp các biện pháp trên). Tuy nhiên, mỗi biện pháp có nh ng khó khăn riêng và hầu nhƣ chƣa có biện pháp nào ngăn chặn hoàn toàn sự xâm lấn của cây Mai Dƣơng. Cùng với sự suy giảm đa dạng sinh học do các loài ngoại lai gây ra, tình hình ô nhiễm môi trƣờng, đặc biệt là ô nhiễm môi trƣờng nƣớc cũng trở nên nghiêm trọng.

Sự phát thải của các ngành công nghiệp nhƣ chế biến thực phẩm, công nghiệp dệt nhuộm. hay khai thác khoáng sản, mạ. đã làm cho vấn đề ô nhiễm môi trƣờng nƣớc bởi các hợp chất h u cơ và kim loại nặng trở thành vấn đề cấp bách. Nh ng vấn đề này sẽ ảnh hƣởng trực tiếp đến chất lƣợng cuộc sống cũng nhƣ sự phát triển bền v ng của mỗi quốc gia.

Chiến lƣợc bảo vệ Môi trƣờng Quốc gia của Việt Nam đã xác định mục tiêu đến năm 2020 phải hình thành và phát triển ngành công nghiệp tái chế chất thải. Nghiên cứu xử lý màu, chất h u cơ và kim loại nặng trong nƣớc thải bằng các vật liệu hấp phụ giá thành thấp, thân thiện với môi trƣờng, đƣợc chế tạo từ các chất thải, vật liệu có trong tự nhiên đang là vấn đề đƣợc nhiều tác giả nghiên cứu thực hiện trên Thế giới. Có nhiều phƣơng pháp khác nhau để xử lý nƣớc thải của các ngành công nghiệp trên, trong đó phƣơng pháp hấp phụ bằng than hoạt tính là phƣơng pháp có hiệu quả cao và đƣợc ứng dụng rộng rãi. 1 Than hoạt tính là một trong nh ng vật liệu hấp phụ đƣợc sử dụng khá phổ biến, bởi nh ng đặc tính tuyệt vời nhƣ có thể làm sạch nƣớc, không khí, khử màu, khử mùi, tham gia vào quá trình tinh chế các chất hóa học h u ích khác,.

Vì vậy, việc ứng dụng than hoạt tính vào mục đích xử lý môi trƣờng ngày càng tăng cao. Từ định hƣớng sử dụng cây Mai Dƣơng làm nguyên liệu tổng hợp than hoạt tính, không chỉ giúp nâng cao hiệu quả diệt trừ cây Mai Dƣơng, bảo tồn đa dạng sinh thái môi trƣờng, mà còn thu đƣợc sản phẩm là than hoạt tính để xử lý môi trƣờng bị ô nhiễm. Điều này không chỉ đem lại nhiều lợi ích mà còn thực sự ý nghĩa trong việc bảo vệ môi trƣờng từ chính loài ngoại lai xâm hại. Khóa luận “Nghiên cứu tổng hợp than hoạt tính từ cây Mai Dương và ứng dụng vào xử lý ô nhiễm nước” sẽ giúp tìm hiểu rõ hơn về các đặc tính của cây Mai Dƣơng cũng nhƣ của than hoạt tính, từ đó đƣa ra phƣơng pháp tổng hợp than hoạt tính từ cây Mai Dƣơng, hiệu quả xử lý của than hoạt tính từ cây Mai Dƣơng đối với nƣớc thải dệt nhuộm, nh ng ý nghĩa từ việc tổng hợp than hoạt tính từ cây Mai Dƣơng đem lại.

2 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Cây Mai Dƣơng (Mimosa Pigra L. Đặc điểm sinh học Cây Mai Dƣơng còn có các tên khác là: Cây Ngƣu ma vƣơng, cây Mắc cỡ Mỹ, cây Trinh n nâu,., tên khoa học là Mimosa Pigra L., thuộc họ Mimosaceae, chi Mimosa (Phạm Hoàng Hộ, 1999), có 400 – 500 loài, hầu hết có nguồn gốc từ Trung và Nam Mỹ. Cây Mai Dƣơng đƣợc Linnaeus mô tả là một loài riêng lần đầu tiên vào năm 1759 Lonsdale, 1992 [19], [33].

là loài cây bụi mọc nơi đất trống, ẩm ƣớt của vùng nhiệt đới. Thân màu xanh lúc còn nhỏ và dần trở nên thân gỗ với độ dài đến 3 m và phân bố ngẫu nhiên. Lá màu xanh sáng, lá kép dài 20 – 25 cm, gồm 15 cặp lá đơn mọc đối, dài khoảng 5 cm, với phiến lá không cuống, dạng thon hẹp, lá xếp lại khi bị va chạm hoặc vào ban đêm. Hoa nhỏ màu tím hoặc hồng, dạng tia và chụm lại từng nhóm thành một đầu tròn có đƣờng kính 1 - 2 cm.

Phát hoa mọc trên một trục dài 2 - 3 cm với hai trong mỗi nách lá, trong khi đó vành có 4 cánh với 8 bao phấn màu hồng. Trái có lông rất dày đặc, có từ 20 - 25 hạt, trái mọc thành từng chùm trên nách lá, trái dài 6,5 - 7,5 cm, và rộng từ 0,7 - 1 cm. Trái chuyển sang màu nâu khi chín, gây ra thành từng phần nhỏ mang 1 hạt. Hạt có màu nâu hoặc xanh ô liu, dẹp, bầu tròn, dài 4 - 6 mm và rộng 2 mm (Walden et al.

Phân và sinh th i Cây Mai Dƣơng có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới châu Mỹ từ Mexico qua Trung Mỹ đến Bắc Argentina, và nay đã lan rộng khắp vùng nhiệt đới (Chopping, 2004; Lonsdale, 1992). Hiện nay, cây Mai Dƣơng là cỏ dại ở Mỹ, Úc, Malaysia, Myanmar, Lào, Thái Lan, Campuchia và Việt Nam (Trần Văn Hiến, 2006; Lonsdale và cộng sự, 1995). Khí hậu nhiệt đới với hai mùa khô và mƣa rất thích hợp cho cây Mai Dƣơng tăng trƣởng. Mai Dƣơng bành trƣớng rất nhanh ở nơi đất trống, sống 3 đƣợc ở nh ng vùng có lƣợng mƣa thấp hơn 750 mm hoặc cao hơn 2250 mm và chịu đƣợc ngập nƣớc trong thời gian dài.

Cây Mai Dƣơng không kén đất, nhƣng thƣờng mọc ở nơi ẩm ƣớt nhƣ đồng bằng ven sông, ven biển tạo nên thảm bụi cao dày đặc. Nó tạo thành tầng cây rậm rạp che bóng không cho hột của các cây bản địa nảy mầm, nó có rất ít loài thiên địch, và ít bị ảnh hƣởng bởi sự cạnh tranh khác loài (Lonsdale và cộng sự, 1995; Walden và cộng sự, 2004) [6], [19]. Chu kỳ s ng và tiềm năng xâm lấn Cây Mai Dƣơng sinh sản bằng hột và trƣởng thành rất nhanh. Cây bắt đầu ra hoa khoảng 6 - 8 tháng sau khi nảy mầm.

Mỗi năm cây tạo một lƣợng hột rất lớn, trung bình 9000 hột/cây (Lonsdale và cộng sự, 1995; Marambe và cộng sự, 2004; Walden và cộng sự, 2004) [21]. Hột đƣợc bao bọc bởi lớp áo nhiều lông, rất nhẹ giúp chúng dễ dàng di chuyển theo gió, hay bám trên ngƣời, động vật, xe cộ cơ giới và cả trong đất và cát nhƣng chủ yếu phát tán theo dòng nƣớc, nƣớc lũ, hệ thống kênh rạch. Hột cực kỳ cứng và có thể duy trì miên trạng trong vòng 15 năm tùy thuộc vào môi trƣờng, có thể sống hơn 5 năm trong phòng thí nghiệm, và tồn tại ít nhất 23 năm trong đất cát. Vì luôn có một lƣợng lớn hột nằm sâu trong đất nên phải kiểm soát cây mầm nhiều năm sau khi loại trừ cây trƣởng thành.

Nhiệt độ cao không ảnh hƣởng đến sức sống của hột. Hơn n a, dao động nhiệt độ còn làm vỡ vỏ hột để giúp hột dễ hút nƣớc và nảy mầm, thƣờng nảy mầm vào mùa mƣa hoặc sau khi cháy. Mai Dƣơng còn nảy chồi rất mạnh từ gốc thân đã bị chặt. Cây Mai Dƣơng tăng trƣởng với một thân đơn độc khi còn non, khi trƣởng thành có nhiều nhánh mọc từ gốc với hệ thống rễ phụ.

Cây tăng trƣởng và ra hoa quanh năm. Tuổi thọ của cây tùy thuộc vào từng loại đất, cây thƣờng chết trong khoảng 5 năm tuổi. Cây trƣởng thành còn bị chết với một tỉ lệ nhất định, đƣợc bổ sung bằng cây nảy mầm, và chúng tồn tại ít nhất 15 năm [20], [21]. 4 Quần thể Mai Dƣơng tăng trƣởng và phát triển rất nhanh quanh hệ thống sông ngòi, ao hồ.

Diện tích của vùng bị xâm lấn tăng gấp đôi sau 1 đến 2 năm. Cây có khả năng tái sinh, lan rộng cực kì lớn, theo hàm mũ cơ số 2, nếu 1 ha không đƣợc kiểm soát, sau 10 năm cây có thể phát triển thành 1024 ha [30]. Theo số liệu của Phòng Nghiên cứu Khoa học và Môi trƣờng, nh ng năm 1984 - 1985, Vƣờn Quốc gia Tràm Chim chỉ có vài bụi Mai Dƣơng xuất hiện. Năm 1999, diện tích bị Mai Dƣơng xâm lấn khoảng 150 ha.

Đến năm 2000, loài cây này đã lây lan, chiếm diện tích gần 1000 ha. Và đến năm 2013 con số này đã là 2200 ha (chiếm 25% diện tích rừng). Với tốc độ nhanh nhƣ vậy, nếu không sớm đƣa nh ng biện pháp diệt trừ Mai Dƣơng, có thể nó sẽ xâm lấn toàn hệ sinh thái của Vƣờn Quốc gia [5], [30]. Hiểm họa từ cây Mai Dương Với sự tăng trƣởng và phát triển nhanh chóng, cây Mai Dƣơng hiện đang xâm lấn mạnh các khu bảo tồn đất ngập nƣớc ở Úc, Thái Lan, Mỹ (Florida) và châu Phi.

Ở Úc, 450 km2 đồng bằng ngập lũ và đầm lầy đã bị cây Mai Dƣơng bao phủ. Nh ng nơi có cây Mai Dƣơng mọc dày đặc, các loài chim, bò sát, thực vật thân thảo, và cây mầm của các loài cây khác ít hơn ở thảm thực vật bản địa, rất ít loài thực vật có thể mọc đƣợc dƣới tán Mai Dƣơng. Cây Mai Dƣơng là mối đe dọa ngành chăn nuôi, nhất là chăn nuôi trâu, bò, khi bị mắc kẹt trong bụi Mai Dƣơng thì khó có thể tự đi ra đƣợc. Động vật bậc cao hầu nhƣ không ăn lá cây Mai Dƣơng ngay cả khi hiếm thức ăn.

Theo Miller, 2004, lƣợng Axit amin Mimosine đƣợc ly trích từ cây Mai Dƣơng ở nồng độ 0,2% trọng lƣợng khô của lá có thể gây độc nhƣ gây bƣớu cổ với nhiều loài động vật bậc cao [6], [28]. Hơn n a, sự phát triển của loài Mai Dƣơng cũng giới hạn dòng chảy sông ngòi, làm ảnh hƣởng đến ngƣ dân, du lịch và giao thông thủy [24]. Hiện nay, ở Việt Nam, sự xâm lấn của cây Mai Dƣơng đang trở thành mối hiểm họa đối với nhiều khu vực trên cả nƣớc. Tại Quảng Trị, năm 2007 toàn tỉnh chỉ có 1015 ha đất bị nhiễm cây Mai Dƣơng nhƣng đến năm 2014 5 con số này là 10000 ha.

Ở các tỉnh vùng đồng bằng sông Cửu Long, diện tích cây Mai Dƣơng đã lên đến 6000 ha, các tỉnh Đông Nam Bộ, Tây Nguyên và các tỉnh phía Bắc là trên 10000 ha [39].