I. Tổng quan về phụ phẩm nhánh thanh long
Phụ phẩm từ nhánh thanh long là nguồn tài nguyên phong phú nhưng thường bị bỏ qua trong các nghiên cứu về sinh khối. Thanh long, một loại cây ăn trái phổ biến tại Việt Nam, sản sinh ra một lượng lớn nhánh cây sau mỗi mùa thu hoạch. Những nhánh này, nếu không được xử lý đúng cách, có thể gây ô nhiễm môi trường. Việc khai thác và sử dụng nhánh thanh long để tạo ra than hoạt tính không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra sản phẩm có giá trị, như than hoạt tính từ tính (MAC). Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng nhánh thanh long là một giải pháp bền vững, góp phần vào việc phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường.
1.1. Đặc điểm của nhánh thanh long
Nhánh thanh long có đặc điểm cấu trúc xốp, giàu carbon, và dễ dàng xử lý để tạo ra than hoạt tính. Việc tận dụng nhánh thanh long không chỉ giúp giảm thiểu lượng chất thải mà còn cung cấp nguồn nguyên liệu giá rẻ cho việc sản xuất các vật liệu hấp phụ. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng nhánh thanh long làm nguyên liệu chính trong sản xuất than hoạt tính có thể tạo ra sản phẩm có hiệu suất cao trong việc xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ, như methyl orange.
II. Phương pháp tổng hợp than hoạt tính từ nhánh thanh long
Phương pháp nhiệt phân một giai đoạn được áp dụng để tổng hợp than hoạt tính từ nhánh thanh long. Quá trình này diễn ra dưới điều kiện nhiệt độ cao, giúp phân hủy các hợp chất hữu cơ và tạo ra một mạng lưới xốp với diện tích bề mặt lớn. Việc sử dụng KOH làm tác nhân hoạt hóa giúp tăng cường khả năng hấp phụ của than hoạt tính. Kết quả cho thấy, than hoạt tính từ nhánh thanh long có khả năng hấp phụ tốt các chất ô nhiễm, đặc biệt là trong xử lý methyl orange. Sự kết hợp giữa than hoạt tính và các tác nhân oxy hóa như persulfate mang lại hiệu quả cao trong việc phân hủy các hợp chất độc hại.
2.1. Tính chất của than hoạt tính từ nhánh thanh long
Than hoạt tính từ nhánh thanh long có diện tích bề mặt riêng và thể tích lỗ xốp lớn, giúp tăng cường khả năng hấp phụ. Kết quả phân tích cho thấy, than hoạt tính này có khả năng tái sử dụng cao, duy trì hiệu suất hấp phụ qua nhiều chu kỳ. Điều này chứng tỏ rằng, than hoạt tính từ nhánh thanh long không chỉ hiệu quả trong việc xử lý ô nhiễm mà còn bền vững và kinh tế.
III. Ứng dụng của than hoạt tính trong xử lý methyl orange
Nghiên cứu đã chỉ ra rằng than hoạt tính từ nhánh thanh long có khả năng hoạt hóa persulfate để phân hủy methyl orange. Quá trình này diễn ra hiệu quả nhất ở pH 3, với hiệu suất mất màu lên đến 89,7% sau 180 phút. Sự kết hợp giữa than hoạt tính và persulfate tạo ra một phương pháp xử lý hiệu quả cho các hợp chất độc hại trong nước. Việc sử dụng than hoạt tính như một chất xúc tác không chỉ giúp tăng cường hiệu suất xử lý mà còn giảm thiểu chi phí và tác động đến môi trường.
3.1. Tác động của pH và nồng độ đến hiệu suất xử lý
Hiệu suất xử lý methyl orange thay đổi theo pH và nồng độ của các tác nhân. Nghiên cứu cho thấy, ở pH thấp, than hoạt tính hoạt động hiệu quả hơn, giúp tăng cường khả năng hoạt hóa persulfate. Điều này cho thấy rằng việc tối ưu hóa các điều kiện phản ứng là rất quan trọng để đạt được hiệu quả xử lý tối ưu.
