Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành công nghiệp thuộc da là lĩnh vực chế biến da tươi hoặc da muối của động vật (trâu, bò, lợn, dê) thành các sản phẩm da thành phẩm phục vụ đời sống như giày dép, túi xách, y phục và nệm ghế. Tại Việt Nam, da giày là ngành kinh tế có tốc độ phát triển mạnh, nằm trong top 10 quốc gia xuất khẩu hàng đầu thế giới và đứng thứ hai tại thị trường EU sau Trung Quốc. Kim ngạch xuất khẩu da giày đạt mức tăng trưởng trung bình 16%/năm, đạt 3,96 tỉ USD vào năm 2007 (đứng thứ ba sau dệt may và dầu khí), riêng 4 tháng đầu năm 2008 đạt 1,356 tỉ USD và dự báo đạt khoảng 6,2 tỉ USD vào năm 2010.

Mặc dù giữ vị trí quan trọng trong nền kinh tế, quy trình sản xuất thuộc da tiêu tốn lượng nước rất lớn (gấp hàng trăm lần khối lượng nguyên liệu) và sử dụng nhiều loại hóa chất độc hại qua các công đoạn ngâm hồi tươi, ngâm vôi tẩy lông, ngâm axit, thuộc crom và nhuộm ăn dầu. Nước thải phát sinh từ các cơ sở này có mức độ ô nhiễm cao và thành phần phức tạp: nồng độ chất hữu cơ (COD, BOD), chất rắn lơ lửng (SS), muối sulfide, độ kiềm cao và đặc biệt là ion kim loại nặng Crom. Trong đó, Crom hóa trị sáu ($Cr^{6+}$) là tác nhân độc hại nghiêm trọng, có khả năng xâm nhập vào cơ thể sinh vật qua hô hấp, tiêu hóa và da, làm biến tính enzym và tiềm ẩn nguy cơ gây ung thư phổi, ung thư gan, loét da.

Thực tế xử lý nước thải thuộc da tại các cơ sở sản xuất ở Việt Nam thời điểm năm 2010 còn nhiều hạn chế, phần lớn dựa vào phương pháp hóa lý truyền thống như keo tụ bằng phèn nhôm (PAC) hoặc phèn sắt. Các phương pháp vô cơ này tuy có hiệu quả xử lý kim loại nhất định nhưng lại sinh ra lượng bùn thải lớn chứa kim loại nặng cần kinh phí vận chuyển, chôn lấp, đồng thời có thể giải phóng ngược ion kim loại hòa tan vào nguồn tiếp nhận. Xu hướng nghiên cứu lúc bấy giờ hướng tới việc sử dụng các polymer hữu cơ tự nhiên có hoạt tính hấp phụ sinh học, thân thiện với môi trường và có nguồn gốc từ phế phẩm công nghiệp. Tại Việt Nam, ngành chế biến thủy hải sản (đặc biệt là tôm đông lạnh) phát triển với quy mô tăng từ 102 cơ sở (năm 1990) lên 264 cơ sở (năm 2002), kéo theo lượng chất thải rắn vỏ giáp xác khổng lồ. Việc tận dụng nguồn phế liệu này để sản xuất Chitosan làm chất hấp phụ xử lý nước thải vừa giải quyết vấn đề ô nhiễm thứ cấp, vừa giảm giá thành xử lý.

Đề tài khóa luận tốt nghiệp cử nhân hóa học "Nghiên cứu quá trình xử lý kim loại nặng có trong nước thải thuộc da bằng Chitosan" của tác giả Trần Minh Thạnh (Trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh, năm 2010) được triển khai nhằm giải quyết các vấn đề trên, với hệ thống mục tiêu, nhiệm vụ và phạm vi cụ thể:

  • Mục tiêu nghiên cứu:
    1. Khảo sát và xác định các điều kiện công nghệ tối ưu (pH, liều lượng) trong quá trình hấp phụ $Cr^{6+}$ bằng Chitosan.
    2. So sánh hiệu quả xử lý ion $Cr^{6+}$ và chỉ số COD giữa Chitosan với chất keo tụ vô cơ truyền thống (phèn nhôm PAC), từ đó đề xuất mô hình công nghệ xử lý phù hợp.
  • Đối tượng nghiên cứu:
    • Mẫu dung dịch Crom chuẩn nhân tạo ($Cr_2O_7^{2-}$) pha ở các dải nồng độ từ 5 đến 50 mg/L.
    • Mẫu nước thải thuộc da thực tế thu thập từ cơ sở sản xuất.
    • Các chỉ tiêu đánh giá chính gồm nồng độ ion $Cr^{6+}$ (xác định qua độ hấp thụ quang UV-Vis) và hàm lượng oxy hóa học (COD).
  • Phạm vi nghiên cứu: Khảo sát thực nghiệm quy mô phòng thí nghiệm trên thiết bị Jar-test, tập trung vào khả năng hấp phụ ion Crom và phân hủy COD của Chitosan dạng vảy thương phẩm so với phèn PAC ở các điều kiện pH và hàm lượng chất xử lý khác nhau.
  • Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: Khóa luận là nghiên cứu thực nghiệm bước đầu trong việc áp dụng polymer sinh học Chitosan xử lý nước thải thuộc da tại Việt Nam; tạo cơ sở dữ liệu cho các mô hình xử lý quy mô nhỏ, chi phí thấp, đồng thời mở ra triển vọng ứng dụng xử lý màu và kim loại nặng cho các ngành công nghiệp dệt nhuộm, cao su.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận thiết lập nền tảng dựa trên các khái niệm chuyên ngành hóa học hữu cơ, hóa lý bề mặt và công nghệ môi trường:

  • Công nghệ thuộc da và đặc trưng dòng thải: Phân tích cấu trúc 3 lớp của da động vật gồm lớp biểu bì (Epidermis), lớp trung bì da thật (Corium/Keratin chứa collagen, protein và elastin) và lớp mô dưới da (Subcutis chứa thịt và mỡ). Quá trình thuộc Crom dựa vào liên kết chéo của ion Crom với nhóm carboxyl tự do của chuỗi polypeptide collagen để tăng độ bền nhiệt và kháng khuẩn. Dòng thải từng công đoạn có đặc tính riêng biệt: ngâm hồi tươi (nhiễm COD, SS, $Cl^-$), tẩy lông ngâm vôi (nhiễm kiềm, BOD, $S^{2-} > 600\text{ mg/L}$), ngâm axit và thuộc Crom (nhiễm axit chromic, ion Crom độc hại), nhuộm ăn dầu (nhiễm dung môi, dầu mỡ, độ màu).
  • Độc tính học của Crom: So sánh trạng thái oxi hóa $Cr^{3+}$ và $Cr^{6+}$. Ion $Cr^{6+}$ có khả năng thẩm thấu qua màng tế bào và đường ruột lên đến 50% (trong khi $Cr^{3+}$ chỉ hấp thụ khoảng 1%), độc tính của $Cr^{6+}$ cao gấp khoảng 100 lần so với $Cr^{3+}$, liên kết với nhóm hoạt động $-SH$ làm bất hoạt enzym sinh học.
  • Hóa học Chitin và Chitosan: Chitin là polysaccharide mạch thẳng poly($\beta$-(1-4)-N-acetyl-2-amino-2-deoxy-D-glucopyranose). Khi đun nóng Chitin trong dung dịch NaOH nồng độ trên 40% ở nhiệt độ 90–120°C, phản ứng khử acetyl diễn ra (loại bỏ tối thiểu 65% nhóm acetyl) tạo thành Chitosan (poly($\beta$-(1-4)-D-glucosamine)). Chitosan có nhiệt độ nóng chảy 309–311°C, tan trong axit loãng nhờ sự proton hóa nhóm amin ($-NH_2 + H^+ \rightarrow -NH_3^+$), sở hữu các nguyên tử Oxy và Nitơ mang cặp electron tự do có khả năng tạo phức phối trí vững chắc với các ion kim loại chuyển tiếp ($Cu^{2+}, Ni^{2+}, Zn^{2+}, Cd^{2+}, Hg^{2+}, Cr_2O_7^{2-}$).
  • Lý thuyết cân bằng hấp phụ đẳng nhiệt: Áp dụng hai mô hình toán học để mô tả quá trình hấp phụ trên bề mặt pha rắn:
    • Phương trình đẳng nhiệt Langmuir: Biểu diễn quá trình hấp phụ đơn lớp trên bề mặt đồng nhất: $$a = \frac{a_m K_L C}{1 + K_L C}$$ (Trong đó: $a$ là dung lượng hấp phụ tại nồng độ $C$; $a_m$ là dung lượng hấp phụ cực đại đơn lớp; $K_L$ là hằng số Langmuir).
    • Phương trình đẳng nhiệt Freundlich: Mô tả quá trình hấp phụ thực nghiệm trên bề mặt không đồng nhất: $$q_e = K \cdot C_e^{1/n} \quad \Leftrightarrow \quad \lg q_e = \lg K + \frac{1}{n} \lg C_e$$ (Trong đó: $q_e$ là lượng chất bị hấp phụ trên một đơn vị khối lượng Chitosan; $C_e$ là nồng độ cân bằng dung dịch; $K$ và $n$ là các hằng số thực nghiệm Freundlich).
  • Cơ chế hấp phụ của Chitosan đối với ion $Cr_2O_7^{2-}$: Quá trình diễn ra qua 4 bước: (1) Khuếch tán đối lưu ion từ lòng dung dịch đến màng chất lỏng quanh hạt Chitosan; (2) Khuếch tán phân tử qua lớp màng lỏng; (3) Khuếch tán bề mặt dọc theo các tâm hấp phụ; (4) Tương tác hấp phụ thuần túy. Ở môi trường axit nhẹ, nhóm $-NH_2$ của Chitosan nhận proton biến thành $-NH_3^+$, tạo lực hút tĩnh điện mạnh kéo anion $Cr_2O_7^{2-}$ lại gần và hình thành liên kết phối trí tạo phức không tan trên bề mặt hạt.
Hạng mục thực nghiệm Chi tiết thông số / Xuất xứ Mục đích sử dụng
$K_2Cr_2O_7$ Độ tinh khiết 99,8% (Trung Quốc) Pha dung dịch gốc và dãy dung dịch chuẩn Crom ($5 - 50\text{ mg/L}$)
Chitosan Dạng vảy, Công ty Hóa Nước (TP.HCM) Vật liệu hấp phụ polyme sinh học
Phèn PAC Poly Aluminium Chloride dạng bột vàng (Trung Quốc) Chất keo tụ vô cơ dùng đối chứng
Diphenylcarbazit 1,5-Diphenylcarbohydrazit (Trung Quốc) Thuốc thử tạo phức màu đỏ-tím với $Cr^{6+}$
Máy quang phổ UV-Vis HACH DR5000 (Hoa Kỳ), dải quét 190–1100 nm Đo mật độ quang ($A$) xác định nồng độ Crom ở $\lambda = 540-542\text{ nm}$
Hệ thống Jar-test Hệ 5 cánh khuấy điều tốc (Việt Nam sản xuất) Thực hiện quá trình keo tụ/hấp phụ gián đoạn
Máy đo pH & Phá mẫu COD Máy đo pH Mettler Toledo (Thụy Sĩ); Aqualytic ET108 (Đức) Kiểm soát pH môi trường và xác định chỉ số COD
  • Quy trình phân tích và xử lý dữ liệu:
    • Xây dựng đường chuẩn $Cr^{6+}$: Đo mật độ quang của phức màu hình thành giữa $Cr^{6+}$ với Diphenylcarbazit trong môi trường axit ($H_2SO_4$, $pH = 1 \pm 0,3$) tại bước sóng cực đại $\lambda = 542\text{ nm}$ với các nồng độ từ 10 đến 100 $\mu\text{g } Cr/100\text{ mL}$.
    • Chế độ vận hành Jar-test: Khuấy nhanh 180 vòng/phút trong 3 phút để phân tán hóa chất; khuấy chậm 60 vòng/phút trong 40 phút để tạo điều kiện tiếp xúc hấp phụ/keo tụ; lắng tĩnh 30 phút trước khi lấy mẫu nước bề mặt.
    • Phương pháp thống kê: Mọi giá trị đo đạc lặp lại $n = 3$ lần, tính toán giá trị trung bình ($\bar{x}$) và độ lệch chuẩn ($S$). Sử dụng phần mềm Microsoft Office Excel 2003 để tính toán hồi quy tuyến tính xác định phương trình đường chuẩn và đường đẳng nhiệt.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Phần mở đầu

Tác giả trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ sự tương phản giữa sự tăng trưởng kim ngạch của ngành công nghiệp da giày Việt Nam và nguy cơ ô nhiễm môi trường do nước thải thuộc da chứa kim loại nặng $Cr^{6+}$. Chương này xác định rõ mục tiêu nghiên cứu, đối tượng khảo sát (dung dịch Crom tự pha và nước thải thuộc da thực tế), phạm vi phân tích (thông số UV-Vis xác định Crom và phân tích COD), phương pháp luận và ý nghĩa khoa học - thực tiễn của việc sử dụng polyme sinh học Chitosan.

Chương II: Tổng quan

Chương II hệ thống hóa toàn diện các kiến thức nền tảng:

  1. Công nghiệp thuộc da: Quy trình công nghệ, các công đoạn phát sinh chất thải, đặc tính ô nhiễm theo từng dòng thải và giới hạn xả thải theo tiêu chuẩn hiện hành.
  2. Độc tính của Crom: Phân tích cơ chế xâm nhập, hấp thu, phân phối trong các cơ quan nội tạng (gan, thận, phổi) và tác hại tế bào của hợp chất $Cr^{6+}$.
  3. Tổng quan các phương pháp xử lý kim loại nặng: Đánh giá ưu nhược điểm của 4 nhóm giải pháp công nghệ chính gồm: Phương pháp kết tủa hóa học (hydroxyt, sunfit); Phương pháp sinh học (hấp thu thực vật bằng bèo lục bình, rong đuôi chó; chuyển hóa sinh học trực tiếp/gián tiếp nhờ vi khuẩn Pseudomonas, Citrobacter); Phương pháp hấp phụ (than hoạt tính, oxit vô cơ, polyme sinh học); Phương pháp điện hóa (quá trình oxy hóa - khử trên điện cực).
  4. Chất hấp phụ Chitosan: Nguồn gốc từ Chitin trong vỏ tôm cua ngành thủy sản Việt Nam, cấu trúc hóa học, phản ứng deaxetyl hóa và khả năng tạo phức phối trí của các nhóm chức mang cặp electron tự do. Điểm lại các công trình nghiên cứu của Nguyễn Thị Như Mai và cộng sự (2003) về hấp phụ Hg, Cd, Cu, Zn bằng Chitosan, công trình của Mohd Ariffin (Đại học Công nghệ Malaysia) về xử lý màu và COD nước thải dệt nhuộm.
  5. Cơ sở lý thuyết: Trình bày hiện tượng hấp phụ vật lý/hóa học, mô hình đẳng nhiệt Langmuir, Freundlich và chi tiết 4 giai đoạn cơ chế hấp phụ ion kim loại của Chitosan.

Chương III: Thực nghiệm

Mô tả chi tiết danh mục hóa chất, nguồn gốc xuất xứ và các thiết bị đo kiểm. Thiết lập quy trình phân tích trắc quang xác định $Cr^{6+}$ bằng thuốc thử Diphenylcarbazit ở bước sóng $542\text{ nm}$. Trình bày chi tiết quy trình thực nghiệm Jar-test trên mẫu dung dịch $Cr_2O_7^{2-}$ ($50\text{ mg/L}$) để khảo sát:

  • Ảnh hưởng của pH (dải pH từ 4 đến 10) khi sử dụng phèn PAC và khi sử dụng Chitosan.
  • Ảnh hưởng của liều lượng hóa chất xử lý: nồng độ PAC ($300 - 800\text{ mg/L}$) và nồng độ Chitosan ($200 - 900\text{ mg/L}$).
  • Quy trình phân tích COD, kiểm soát độ dẫn điện và phương pháp xử lý số liệu thống kê, hồi quy tuyến tính.

Chương IV: Kết quả và thảo luận

Trình bày các dữ liệu thực nghiệm thu được từ quá trình đo quang và thử nghiệm Jar-test:

  • Đường chuẩn xác định $Cr^{6+}$: Xây dựng đồ thị phụ thuộc giữa mật độ quang ($A$) và hàm lượng Crom trong dung dịch, xác lập phương trình hồi quy tuyến tính: $$A = 0,0063 \cdot C$$ với hệ số tương quan $R^2 = 0,9996$, chứng minh độ tin cậy và độ nhạy cao của phương pháp đo quang.
  • Khảo sát khả năng hấp phụ đẳng nhiệt của Chitosan: Xây dựng đường cong đẳng nhiệt và phương trình đẳng nhiệt Freundlich biểu diễn dung lượng hấp phụ Crom theo nồng độ cân bằng.
  • Tối ưu hóa điều kiện keo tụ/hấp phụ: Xác định điểm pH tối ưu và liều lượng hóa chất tối ưu cho cả hai tác nhân Chitosan và phèn PAC trên dung dịch pha.
  • Thử nghiệm trên mẫu nước thải thuộc da thực tế: Đánh giá hiệu suất xử lý $Cr^{6+}$ và COD của Chitosan ($500\text{ mg/L}$, $pH = 6$) so với PAC ($500\text{ mg/L}$, $pH = 6$).
  • Đề xuất quy trình công nghệ: Phác thảo mô hình ứng dụng Chitosan kết hợp các công đoạn tiền xử lý và đề xuất định hướng áp dụng kỹ thuật siêu âm hỗ trợ.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã thu được các số liệu định lượng cụ thể qua các bước khảo sát thực nghiệm trên hệ thống Jar-test:

  • Thông số công nghệ tối ưu:
    • Giá trị pH tối ưu cho quá trình hấp phụ $Cr^{6+}$ bằng Chitosan là $pH = 6$.
    • Liều lượng Chitosan tối ưu đưa vào xử lý là $500\text{ mg/L}$.
  • Hiệu quả xử lý $Cr^{6+}$ trên mẫu dung dịch pha:
    • Ở điều kiện tối ưu ($pH = 6$, nồng độ Chitosan $500\text{ mg/L}$), hiệu suất tách loại $Cr^{6+}$ đạt $99,7%$, nồng độ Crom còn lại trong dung dịch giảm xuống $0,12\text{ mg/L}$ (tiệm cận chuẩn B theo quy chuẩn xả thải).
  • Hiệu quả xử lý trên mẫu nước thải thuộc da thực tế:
    • Chitosan xử lý mẫu nước thải thực tế đạt hiệu suất loại bỏ $Cr^{6+}$ là $99,4%$, đưa nồng độ Crom dư về mức $0,11\text{ mg/L}$.
Chỉ tiêu khảo sát Chitosan ($500\text{ mg/L}$, $pH = 6$) Phèn nhôm PAC ($500\text{ mg/L}$, $pH = 6$) Tiêu chuẩn xả thải đối chứng
Hiệu suất xử lý $Cr^{6+}$ (Dung dịch pha) $99,7%$ (Nồng độ dư $0,12\text{ mg/L}$) Cao hơn Chitosan Chuẩn B: gần đạt
Hiệu suất xử lý $Cr^{6+}$ (Nước thải thuộc da) $99,4%$ (Nồng độ dư $0,11\text{ mg/L}$) $99,7%$ (Nồng độ dư $0,05\text{ mg/L}$) Chuẩn A: PAC đạt ($0,05\text{ mg/L}$)
Chuẩn B: Chitosan đạt
Hiệu quả xử lý COD Vượt trội hơn phèn PAC Kém hơn Chitosan —
Đặc tính môi trường & bùn thải Thân thiện, nguồn gốc sinh học, không giải phóng ion kim loại Phát sinh bùn thải kim loại vô cơ —
  • Đóng góp của khóa luận:
    • Khẳng định tính khả thi của việc sử dụng Chitosan – một phụ phẩm dồi dào từ ngành chế biến thủy sản Việt Nam – làm vật liệu keo tụ/hấp phụ sinh học để xử lý kim loại nặng độc hại trong nước thải công nghiệp.
    • Làm rõ sự khác biệt công nghệ giữa chất keo tụ sinh học và vô cơ: dù phèn PAC đạt hiệu suất khử Crom nhỉnh hơn và đạt chuẩn A ($0,05\text{ mg/L}$), Chitosan lại vượt trội về khả năng phân hủy COD và không gây ô nhiễm thứ cấp do ion kim loại hòa tan.
    • Đề xuất mô hình xử lý nước thải thuộc da tích hợp chất hấp phụ sinh học, làm tiền đề ứng dụng thực tiễn cho các cơ sở sản xuất có quy mô vừa và nhỏ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế được ghi nhận trong văn bản:
    • Nghiên cứu mới dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm (thực nghiệm mẻ gián đoạn Jar-test với thể tích mẫu $500\text{ mL}$), chưa khảo sát trên hệ thống dòng chảy liên tục quy mô pilot hoặc công nghiệp.
    • Hiệu suất xử lý $Cr^{6+}$ của Chitosan trên mẫu nước thải thực tế ($0,11\text{ mg/L}$) mới đạt mức chuẩn B, chưa đạt tới ngưỡng khắt khe của chuẩn A ($0,05\text{ mg/L}$) như phương pháp dùng phèn PAC.
  • Hướng nghiên cứu tiếp theo:
    • Nghiên cứu kết hợp phương pháp hấp phụ Chitosan với kỹ thuật sóng siêu âm nhằm phá vỡ các cấu trúc phức tạp và tăng cường hiệu suất truyền khối, nâng cao hiệu quả phân hủy chất ô nhiễm.
    • Mở rộng phạm vi thử nghiệm ứng dụng Chitosan để xử lý độ màu và kim loại nặng trong nước thải của các ngành công nghiệp khác như dệt nhuộm và chế biến cao su.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là nguồn tài liệu chuyên khảo có giá trị thiết thực đối với:

  • Sinh viên, học viên chuyên ngành Hóa học, Hóa Hữu cơ, Hóa Môi trường và Kỹ thuật Môi trường: Cung cấp tài liệu tham khảo chi tiết về cơ chế tạo phức phối trí giữa polymer tự nhiên với ion kim loại chuyển tiếp và phương pháp nghiên cứu thực nghiệm hóa môi trường.
  • Cán bộ nghiên cứu xử lý nước thải công nghiệp: Tham khảo quy trình phân tích đo quang trắc vi lượng $Cr^{6+}$ bằng thuốc thử Diphenylcarbazit ($\lambda = 542\text{ nm}$), quy trình vận hành thí nghiệm Jar-test tối ưu hóa pH và liều lượng chất keo tụ/hấp phụ.
  • Doanh nghiệp chế biến thủy sản và xử lý chất thải: Cung cấp định hướng công nghệ trong việc tái chế và gia tăng giá trị cho nguồn phế phụ phẩm vỏ tôm cua thành vật liệu xử lý môi trường có giá trị kinh tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Điều kiện tối ưu để Chitosan hấp phụ ion $Cr^{6+}$ trong nghiên cứu này là gì?
Quá trình hấp phụ đạt hiệu suất tối ưu tại giá trị $pH = 6$ với liều lượng Chitosan đưa vào là $500\text{ mg/L}$.

2. Hiệu suất xử lý $Cr^{6+}$ của Chitosan trên mẫu nước thải thuộc da thực tế đạt bao nhiêu?
Trên mẫu nước thải thuộc da thực tế, ở điều kiện tối ưu, Chitosan đạt hiệu suất xử lý $Cr^{6+}$ là $99,4%$, nồng độ Crom còn lại trong nước thải sau xử lý là $0,11\text{ mg/L}$.

3. So với phèn nhôm PAC, Chitosan có những ưu điểm và nhược điểm gì khi xử lý nước thải thuộc da?
Phèn PAC cho hiệu suất tách loại $Cr^{6+}$ cao hơn ($99,7%$, nồng độ dư $0,05\text{ mg/L}$, đạt chuẩn A) so với Chitosan ($99,4%$, nồng độ dư $0,11\text{ mg/L}$). Tuy nhiên, Chitosan lại vượt trội hơn PAC về hiệu suất xử lý COD, có nguồn gốc sinh học thân thiện với môi trường và không giải phóng thêm ion kim loại vào nguồn nước tiếp nhận.

4. Phương pháp phân tích nào được tác giả sử dụng để xác định hàm lượng $Cr^{6+}$ trước và sau xử lý?
Tác giả sử dụng phương pháp đo quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis trên máy HACH DR5000: cho $Cr^{6+}$ phản ứng với thuốc thử Diphenylcarbazit trong môi trường axit ($H_2SO_4$, $pH = 1 \pm 0,3$) tạo phức màu đỏ-tím và đo mật độ quang ở bước sóng cực đại $\lambda = 542\text{ nm}$ dựa trên phương trình đường chuẩn $A = 0,0063 \cdot C$ ($R^2 = 0,9996$).

5. Cơ chế hóa học chính giúp Chitosan giữ lại ion Crom trong môi trường axit là gì?
Trong môi trường axit nhẹ, nhóm amin ($-NH_2$) trên mạch phân tử Chitosan bị proton hóa tạo thành cation $-NH_3^+$. Nhờ lực hút tĩnh điện, các anion $Cr_2O_7^{2-}$ tiến sát bề mặt hạt Chitosan và tham gia phản ứng tạo phức phối trí bền vững không tan thông qua các cặp electron tự do của nguyên tử Nitơ và Oxy.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Trần Minh Thạnh đã thực hiện thành công nghiên cứu thực nghiệm về việc sử dụng polymer sinh học Chitosan để xử lý ion kim loại nặng $Cr^{6+}$ và COD trong nước thải thuộc da. Kết quả nghiên cứu xác lập được các thông số vận hành tối ưu ($pH = 6$, liều lượng Chitosan $500\text{ mg/L}$), đem lại hiệu suất tách loại $Cr^{6+}$ đạt $99,4%$ trên nước thải thực tế và vượt trội về hiệu quả giảm thiểu COD so với chất keo tụ phèn PAC. Công trình cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm tin cậy cho việc phát triển các giải pháp xử lý nước thải thân thiện môi trường từ phế liệu ngành thủy sản tại Việt Nam.