Nghiên cứu so sánh sự hấp phụ loại bỏ bisphenol-A bằng tro trấu và carbon hoạt tính dạng hạt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG MÔN CHUYÊN ĐỀ Ô NHIỄM NƯỚC

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ

Nghiên cứu so sánh sự hấp phụ loại bỏ bisphenol-A bằng tro trấu và carbon hoạt tính dạng hạt Adsorptive removal of bisphenol-A by rice husk ash and granular activated carbon— A comparative study

TP. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2015

Các từ mới trong bài: • • • • • • • • • •

Rice husk ash: tro trấu Granular activated carbon: carbon hoạt tính dạng hạt Intra-particle diffusion: khuếch tán trong hạt Resistance: sức kháng Pseudo-first-order: mô hình bậc nhất Pseudo-second-order: mô hình bậc hai Intraparticle diffusion models: mô hình khuếch tán trong hạt Kinetic parameters: thông số động học Adsorbent: chất hấp phụ Adsorbate: chất bị hấp phụ

Danh mục từ viết tắt và các kí hiệu: BPA: bisphenol A GAC: Granular activated carbon (carbon hoạt tính dạng hạt) RHA: Rice husk ash (tro trấu) SEM: Scanning Electron Microscope (phương pháp kính hiển vi điện tử quét) FTIR: Fourier Transform Infrared Spectroscopy (quang phổ hồng ngoại) ∆H: độ biến thiên nhiệt năng ∆G: độ biến thiên năng lượng tự do Gibbs ∆S:độ biến thiên entropy

MỤC LỤC CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ................................................................................................ 1 1.1.Giới thiệu về phương pháp hấp phụ ........................................................................... 1 1.2. Sơ lược về bisphenol A (BPA).................................................................................. 2 1.3. Sơ lược về các vật liệu hấp phụ ................................................................................ 2 1.3.1 Than hoạt tính ...................................................................................................... 2 1.3.2. Tro trấu, lõi ngô .................................................................................................. 3 1.4. Các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt ............................................................................... 3 1.5. Các phương pháp khảo sát vật liệu ........................................................................... 4 1.5.1. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét ............................................................... 4 1.5.2. Phổ XRD X-ray diffraction ................................................................................ 4 1.5.3. Quang phổ hồng ngoại biến đổi chuỗi FTIR ...................................................... 4 CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................. 5 2.1. Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu ............................................................................ 5 2.1.1. Mục tiêu: ............................................................................................................. 5 2.1.2. Đối tượng nghiên cứu: ........................................................................................ 5 2.2. Vật liệu và phương pháp ........................................................................................... 5 2.2.1. Chất bị hấp phụ và chất hấp phụ ......................................................................... 5 2.2.2. Dụng cụ ............................................................................................................... 5 2.3. Nghiên cứu khả năng hấp phụ mẻ ............................................................................. 6 CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................... 6 3.1. Tính chất của chất hấp phụ........................................................................................ 6 3.2. Ảnh hưởng của khối lượng chất hấp phụ và pH ....................................................... 9 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ BPA ban đầu.................................................................... 11 3.4. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc và động học của sự hấp phụ ............................. 12 3.5. Mô hình khuếch tán nội phân tử/ tốc độ điều khiển............................................... 14 3.6. Nghiên cứu đường đẳng nhiệt hấp phụ ................................................................... 15 3.7. Ước lượng của các thông số nhiệt động lực học ..................................................... 17 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 18 4.1. Kết luận ................................................................................................................... 18 4.2. Khả năng áp dụng của nghiên cứu tại Việt Nam .................................................... 19

DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. so sánh hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa ............................................................... 1 Bảng 1.2. Một số đường đẳng nhiệt hấp phụ ...................................................................... 3 Bảng 3.1. Các thông số động học ...................................................................................... 13 Bảng 3.2. Thông số đường đẳng nhiệt cho việc loại bỏ Bisphenol-A bằng RHA ............17 Bảng 3.3. Tham số nhiệt động lực cho sự hấp phụ của Bisphenol-A bằng RHA .............17 Bảng 4.1. Địa điểm phân bố và nồng độ BPA trong nước mặt và trầm tích ..................... 19

DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Than hoạt tính dạng bột và dạng hạt ...............................................................3 Hình 3.1. Phổ XRD trước và sau khi hấp thu BPA của RHA và GAC..........................7 Hình 3.2. SEM BPA và GAC ban đầu và sau khi hấp phụ .............................................8 Hình 3.3. Quang phổ FTIR của các chất hấp phụ trước và sau khi hấp phụ...................9 Hình 3.4. Hiệu quả hấp phụ loại bỏ BPA của RHA .....................................................10 Hình 3.5. Ảnh hưởng của pH lên hấp phụ loại bỏ BPA của RHA ...............................11 Hình 3.6. Ảnh hưởng của nồng độ BPA ban đầu trong việc loại bỏ BPA bằng RHA..12 Hình 3.7. Ảnh hưởng của thời gian với việc loại bỏ BPA bởi RHA..............................13 Hình 3.8. Đồ thị Webber-Morris loại bỏ BPA bằng RHA và GAC...............................15 Hình 3.9. Đường hấp phụ đẳng nhiệt ở nhiệt độ khác nhau để loại bỏ BPA bởi RHA và GAC................................................................................................................................16

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước

nhóm 04

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 1.1.Giới thiệu về phương pháp hấp phụ Theo GS. Nguyễn Bin: “Hấp phụ là quá trình hút các chất rắn trên bề mặt các vật liệu xốp nhờ các lực bề mặt. Các vật liệu xốp được gọi là chất hấp phụ, chất bị hút gọi là chất bị hấp phụ”. –Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm-tập 4.

Còn theo TS. Phan Xuân Vận và TS. Nguyễn Tiến Qúy: “Hấp phụ, đó là hiện tượng bề mặt nhằm thu hút chất bị hấp phụ lên bề mặt chất hấp phụ làm giảm sức căng bề mặt của chất hấp phụ”-Hóa keo, ĐH Nông Nghiệp I, Hà Nội.

Tóm lại hấp phụ là quá trình tập trung chất lên bề mặt phân cách pha, có thể là lỏng-rắn, khí-lỏng hay khí-rắn, lỏng-lỏng.

Quá trình giải hấp là quá trình đẩy chất bị hấp phụ ra khỏi bề mặt chất hấp phụ. Khi quá trình hấp phụ đạt trạng thái cân bằng thì tốc độ hấp phụ bằng tốc độ giải hấp. Tùy theo bản chất của lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ mà người ta chia ra hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học. Trong sự hấp phụ vật lý, chất bị hấp phụ tương tác với bề mặt vật hấp phụ bởi những lực vật lý (như lực Van der Waals, lực tương tác tĩnh điện ) và không có sự trao đổi e- giữa hai chất này. Ngược lại trong sự hấp phụ hóa học, liên kết sẽ hình thành giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ.

Bảng 1.1.so sánh hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học[7] Hấp phụ vật lý

Hấp phụ hóa học

Loại kết

liên Tương tác vật lý không có sự trao Liên kết hóa học có sự trao đổi đổi electron electron

Nhiệt phụ

hấp

Vài Kcal/mol ( ∆H < 20 KJ/mol)

Vài chục Kcal/mol

Năng lượng Không quan trọng hoạt hóa

Quan trọng

Khoảng nhiệt độ hấp Nhiệt độ thấp phụ

Thường ở nhiệt độ cao

Số lớp hấp Nhiều lớp phụ

Một lớp

Tính thuận Có tính thuận nghịch. Sự giải hấp Thường bất thuận nghịch. Quá trình nghịch phụ là xu hướng phân bố đều đặn giải hấp tương đối khó vì sản phẩm 1

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước

nhóm 04

chất bị hấp phụ trở vào môi giải hấp thường bị biến đổi thành trường phần hóa học 1.2. Sơ lược về bisphenol A (BPA) Tên gọi theo IUPAC 4,4'-(propane-2,2-diyl)diphenol, gọi tắt BPA. Công thức hóa học: (CH3)2C(C6H4OH)2.

BPA là một chất rắn không màu, tan trong các dung môi hữu cơ, nhưng kém tan trong nước.Nó đã được sử dụng thương mại kể từ năm 1957[8].Các nhà khoa học phát hiện nó có thể được sử dụng để sản xuất chất dẻo (như polycarbonate) và nhựa epoxy, rất thích hợp cho nhiều đồ dùng bằng nhựa khác nhau, từ chai nước đến các dụng cụ y tế, đĩa CD và DVD...Nhưng về sau có những bằng chứng khoa học cho thấy, ngay cả ở liều lượng thấp BPA cũng có thể gây hại cho sức khỏe con người và môi trường. Hóa chất này được xếp loại là có khả năng gây rối loạn nội tiết, làm mất cân bằng hoocmôn trong cơ thể, có thể gây ung thư hoặc dị tật thai nhi. Liều lượng"tham khảo" tối đa cho BPA là 0,05 mg / kg thể trọng / ngày được đưa ra bởi Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ[9].

BPA không dễ phân hủy nên khó tiêu hủy một cách an toàn. Đặc biệt, BPA có khả năng tích tụ dần theo con đường sinh học trong chuỗi thức ăn với nồng độ đáng kể trong các sản phẩm như động vật thủy sinh, mỡ, sữa…Đây là mối đe dọa lớn, ảnh hưởng nghiêm trọng tới con người và các sinh vật khác.

BPA có thể được đưa vào môi trường nước thông qua quá trình sản xuất sản phẩm nhựa, rò rỉ từ sản phẩm nhựa, từ bãi chôn lấp, và từ nhiều nguồn khác gây ra sự nhiễm bẩn nước ngầm, nước mặt…

1.3. Sơ lược về các vật liệu hấp phụ Ngày nay có rất nhiều nguyên liệu để dùng làm vật liệu hấp phụ như: xơ dừa, vỏ trấu, bã mía, bã trà, khoáng sét (cao lanh), chitosan (từ vỏ tôm, cua),...

1.3.1Than hoạt tính Than hoạt tính là vật liệu hấp phụ tốt các hợp chất hữu cơ như phenol, xylen, etylen glycol,...Ái lực mạnh nhất đối với các phân tử chất hữu cơ không phân cực hoặc phân cực nhẹ.Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của than hoạt tính là khó hoàn nguyên sau khi hấp phụ bão hòa.

Than hoạt tính có thể tạo ra bằng cách hoạt hóa carbon thu được từ quá trình nhiệt phân các nguyên liệu: gáo dừa, vỏ hạnh nhân… ở 700oC, bằng hơi nước hoặc bằng CO2 ở nhiệt độ 800-900oC để tạo thành cấu trúc rỗng của hạt carbon, nhờ đó mà than hoạt tính có diện tích bề mặt riêng rất lớn.

Than hoạt tính thông thường có hai loại: -

Dạng bột (powdered activated carbon-PAC): đường kính hạt từ 10-50µm.

2

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước

-

nhóm 04

Dạng hạt (granular activated carbon-GAC): kích thước hạt lớn, thay đổi tùy thuộc từng loại sản phẩm

Hình 1.1. Than hoạt tính dạng bột và dạng hạt 1.3.2. Tro trấu, lõi ngô -Vỏ trấu khô từ phụ phẩm nông nghiệp có thể được nung ở 8000C, sau đó được nghiền qua rây 0.5 mm để thu tro trấu[6]. Ngoài ra trong một số nghiên cứu khác, lấy tro trấu từ nhà máy đường, nhà máy giấy (nhiệt độ đốt ≥7000C).

-Lõi ngô: Nhóm nghiên cứu trường Đại Học North Carolina (Hoa Kỳ)đã tiến hành nghiên cứu và đề xuất quy trình xử lý lõi ngô bằng dung dịch chứaNaOH va H3PO4 để chế tạo vật liệu hấp phụ kim loại nặng. Hiệu quả xử lý củavật liệu hấp phụ tương đối cao. Dung dịch hấp phụ cực đại của hai kim loại nặngCu và Cd lần lượt là 0,39 và 0,62 mmol/g vật liệu.

1.4. Các mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Ba mô hình đường đẳng nhiệt Langmuir,Freundlich, và Temkin, đã được sử dụng để làm rõ cácđặc điểm trạng thái cân bằngcủa sự hấp phụ.

Bảng 1.2. Một số đường đẳng nhiệt hấp phụ [10] Đường đẳng Phương trình nhiệt

1 Langmuir

=

(Irving, 1918) Freundlich Temkin

qe = Kf.Ce1/n

Ghi chú

+

Năng lượng bề mặt đồng nhất

(Freundlich, 1906) qe = BT ln (KTCe) (Temkin and Pyzhev, 1940)

Áp dụng cho các bề mặt không đồng nhất Để xem xét ảnh hưởng gián tiếp của tương tác giữa chất hấp phụ/chất hấp phụ

Trong đó:

3

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước

nhóm 04

Ce : Nồng độ chất bị hấp phụ trong nước ở trạng thái cân bằng mg/L qe : nồng độ chất hấp phụ trong pha hấp phụ ở trạng thái cân bằng (mg/g) max là tối đa qmax lượng chất hấp phụ tối đa trên vật liệu hấp phụ (mg/g) KL là hằng số cân bằng hấp phụ (l/mg).

Kf : hệ số Frieundlich, mg chất bị hấp phụ/ g chất hấp phụ 1/n : thông số cường độ Frieundlich KT là hằng số của đường đẳng nhiệt Temkin (l / g) BT là hằng số liên quan đến nhiệt của đường đẳng nhiệt Temkinhấp phụ (kJ/mol) 1.5. Các phương pháp khảo sát vật liệu 1.5.1. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét Scanning Electron Microscope (SEM) Kính hiển vi điện tử quét được sử dụng để khảo sát hình thái bề mặt và cấu trúc lớp mỏng dưới bề mặt trong điều kiện chân không. Nó có thể tạo ra ảnh với độ phân giải cao của bề mặt mẫu vật bằng cách sử dụng một chùm điện tử (chùm các electron) hẹp quét trên bề mặt mẫu.Việc tạo ảnh của mẫu vật được thực hiện thông qua việc ghi nhận và phân tích các bức xạ phát ra từ tương tác của chùm điện tử với bề mặt mẫu vật.[11] 1.5.2. Phổ XRD X-ray diffraction Nhiễu xạ tiaX được sử dụng để đo hàm lượng các chất có trong vật rắn. Phương pháp này thường được sử dụng trong khoáng sản, chính xác hơn là nó đo tỉ lệ các chất với nhau.

Khi đo phổ XRD người ta sẽ có 2 thông tin là đỉnh phổ và cường độ đỉnh phổ. Đỉnh phổ đặc trưng cho mạng tinh thể có trong chất rắn, xác định những chất cụ thể có trong vật rắn.Còn cường độ đỉnh phổ đặc trưng cho mức độ tinh thể hóa của chất đó. Theo lý thuyết chung thì lượng vật chất của chất đó càng nhiều thì đỉnh phổ càng cao ( nếu tất cả cùng là tinh thể). Bằng cách so sánh phổ và đỉnh phổ đo được với phổ và đỉnh phổ của vật chất tinh khiết, người ta có thể tính toán và suy ra trong khối vật rắn đó có những chất gì và hàm lượng bao nhiêu.[12] 1.5.3. Quang phổ hồng ngoại biến đổi chuỗi FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) Xác định phổ IR của các sản phẩm tổng hợp được, các chất chưa biết tên.Từ đó định danh các nhóm chức có trong hợp chất phân tích.được dùng chủ yếu phân tích định tính, định lượng hợp chất hữu cơ, cấu trúc hoá học của hợp chất vô cơ. Mỗi hợp chất hoá học hấp thụ năng lượng hồng ngoại ở 1 tần số đặc trưng. Cấu trúc cơ bản của vật chất có thể được xác định bằng vị trí các vạch hấp thu của phổ nhận được.

4

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước

nhóm 04

CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1.Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu 2.1.1. Mục tiêu: Tìm ra khả năng sử dụng tro trấu như vật liệu hấp phụ loại bỏ BPA từ dung dịch nước và so sánh với hạt carbon hoạt tính (GAC). Ảnh hưởng của những thông số như nồng độ ban đầu (Co), liều lượng hấp phụ (m), nhiệt độ (T), pH, và thời gian (t). Động lực hấp phụ của BPA lên RHA và GAC được phân tích bằng các mô hình động.Dữ liệu thí nghiệm được xử lý với mô hình đẳng nhiệt Freundlich, Langmuir và Temkin để tìm ra mô hình đẳng nhiệt phù hợp nhất.Các thông số nhiệt động lực học của quá trình hấp thụ cũng được nghiên cứu.

2.1.2. Đối tượng nghiên cứu: Carbon hoạt tính dạng hạt và tro trấu thu được sau khi đốt ở nhà máy đường.

2.2. Vật liệu và phương pháp 2.2.1. Chất bị hấp phụ và chất hấp phụ - RHA được lấy từ nhà máy đường Triveni, Deoband, UP, Ấn Độ.

- GAC được cung cấp từ công ty Zeo Tech Adsorbents Pvt Ltd, New Delhi, Ấn Độ.

- BPA được cung cấp bởi Sisco Research Laboratories Pvt Ltd, Mumbai, Ấn Độ. Dung dịch BPA 1.000 mg/L được chuẩn bị bằng cách trộn một 1g BPA trong 1.000 mL nước cất.

2.2.2. Dụng cụ -Philips nhiễu xạ tia X (XRD), đơn vị (PW1140/90) sử dụng bộ lọc niken phân tích chỉ tiêu đồng cho phân tích nhiễu xạ tia X. Bước sóng không đổi 1,542 A° với vận tốc góc 1°/phút.

-Kính hiển vi điện tử quét LEO 435 VP (SEM) được dùng để phân tích cấu trúc rỗng và BPA-chứa trong RHA và GAC. -Máy quang phổ Nicolet Avatar 370 CSI được dùng để thu quang phổ FTIR hơn 4,000-400 cm-1.

-Mật độ khối của RHA và GAC được đo bằng máy mật độ khối lượng thể tíchMAC. 5

BĂĄo cĂĄo chuyĂŞn Ä&#x2018;áť Ă´ nhiáť&#x2026;m nĆ°áť&#x203A;c

nhĂłm 04

-MĂĄy quang pháť&#x2022; HACH DRváť&#x203A;i 5.000 tia kĂŠp UV-vis Ä&#x2018;ưᝣc dĂšng Ä&#x2018;áť&#x192; xĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122; ban Ä&#x2018;ầu vĂ cuáť&#x2018;i cĂšng cᝧa BPA. -Diáť&#x2021;n tĂ­ch báť mạt chẼt hẼp ph᝼ Ä&#x2018;ưᝣc xĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh báť&#x;i sáťą hẼp ph᝼ cᝧa chẼt láť?ng N2 tấi 77,15K. 2.3. NghiĂŞn cᝊu khả nÄ&#x192;ng hẼp ph᝼ máşť Máť&#x2014;i thĂ­ nghiáť&#x2021;m Ä&#x2018;ưᝣc tháťąc hiáť&#x2021;n báşąng cĂĄch sáť­ d᝼ng 100 ml dung dáť&#x2039;ch Ä&#x2018;ĂŁ biáşżt náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122; cᝧa BPA trong máť&#x2122;t bĂŹnh nĂłn cĂšng váť&#x203A;i máť&#x2122;t lưᝣng Ä&#x2018;ĂŁ biáşżt cᝧa RHA vĂ GAC. Dung dáť&#x2039;ch HCl vĂ NaOH Ä&#x2018;ưᝣc dĂšng Ä&#x2018;áť&#x192; Ä&#x2018;iáť u cháť&#x2030;nh pH ban Ä&#x2018;ầu. Háť&#x2014;n hᝣp BPA vĂ cĂĄc chẼt hẼp ph᝼ Ä&#x2018;ưᝣc khuẼy trĂŞn mĂĄy khẼy áť&#x; táť&#x2018;c Ä&#x2018;áť&#x2122; khĂ´ng Ä&#x2018;áť&#x2022;i lĂ 150 rpm, nhiáť&#x2021;t Ä&#x2018;áť&#x2122;Ä&#x2018;ưᝣc kiáť&#x192;m soĂĄt. Tᝡ láť&#x2021; loấi báť? BPA Ä&#x2018;ĂŁ Ä&#x2018;ưᝣc tĂ­nh toĂĄn dáťąa trĂŞn máť&#x2018;i quan háť&#x2021; sau Ä&#x2018;ây: Tᝡ láť&#x2021; loấi báť? BPA váť&#x203A;i tháť?i gian t: H=

x 100

Sáťą hẼp ph᝼ cᝧa chẼt báť&#x2039; hẼp ph᝼ tấi tháť?i gian "t" Ä&#x2018;ĂŁ Ä&#x2018;ưᝣc tĂ­nh toĂĄn theo cĂ´ng thᝊc sau Ä&#x2018;ây: qt (mg/g) =

xV

Váť&#x203A;i: Co lĂ náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122; BPA ban Ä&#x2018;ầu (mg/L) Ct lĂ náť&#x201C;ng Ä&#x2018;áť&#x2122; BPA áť&#x; tháť?i Ä&#x2018;iáť&#x192;m t m lĂ kháť&#x2018;i lưᝣng cᝧa váş­t liáť&#x2021;u hẼp ph᝼ (g) V lĂ tháť&#x192; tĂ­ch dung dáť&#x2039;ch (L).

CHĆŻĆ NG III. KáşžT QUẢ VĂ&#x20AC; THẢO LUẏN 3.1. TĂ­nh chẼt cᝧa chẼt hẼp ph᝼ Diáť&#x2021;n tĂ­ch báť mạt xĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh theo Brunauer Emmett Teller cᝧa RHA vĂ GAC Ä&#x2018;ĂŁ Ä&#x2018;ưᝣc tĂŹm thẼy lần lưᝣt lĂ 21,6 vĂ 137,9 m2/g. CĂĄc dấng RHA náşżu Ä&#x2018;áť&#x2018;t nĂłng trẼu áť&#x; nhiáť&#x2021;t Ä&#x2018;áť&#x2122; cao hĆĄn gây giảm hĂ m lưᝣng carbon trong RHA vĂ tÄ&#x192;ng tᝡ láť&#x2021; silicon dioxide trong RHA. Tᝡ láť&#x2021; carbon trong RHA thẼp gây ra diáť&#x2021;n tĂ­ch báť mạt cᝧa RHA thẼp hĆĄn so váť&#x203A;i GAC. Máş­t Ä&#x2018;áť&#x2122; tháť&#x192; tĂ­ch cᝧa RHA vĂ GAC Ä&#x2018;ưᝣc tĂŹm thẼy lần lưᝣt lĂ 251 vĂ 638 kg / m3. Pháť&#x2022; XRD(hĂŹnh. 3.1) cᝧa GAC cho thẼy sáťą hiáť&#x2021;n diáť&#x2021;n cᝧa silicon oxide (SiO2), aluminum oxide hydroxide [4Al2O3.H2O], vĂ Fersilicate (FeSi), trong khi RHA Ä&#x2018;ĂŁ Ä&#x2018;ưᝣc tĂŹm thẼy cháť&#x2030; cĂł chᝊa silica (SiO2).

6

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước

(a)

RHA-blank (ban đầu) và RHA-BPA loaded (sau khi hấp phụ)

(b)

GAC-blank (ban đầu) and GAC-BPA loaded (sau khi hấp phụ)

nhóm 04

Hình3.1. Phổ XRD trước và sau khi hấp thu BPA của RHA và GAC. Điểm biến động khoảng 2θ trong từ 15-30 ° của cả GAC và RHA (tại 2θ = 28°) tương ứng với sự hiện diện của silica. Có thể nhìn thấy được trong hình.1 không có thay đổi đáng kể trong quang phổ XRD được quan sát sau khi đã hấp phụ BPA. Hình thái của các chất hấp phụ được nghiên cứu bởi phân tích SEM. Hình ảnh SEM của GAC tinh khiết và

7

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm m nư nước

nhóm 04

GAC và RHA đã hấp phụ BPA được hiển thị trong hình 3.2.

Hình 3.2.

2. SEM BPA và GAC ban đầu và sau khi hấp phụ Hình ảnh SEM củaa RHA cho th thấy sự có mặt của cấu trúc dạng sợii tuyến tuy tính với nhiều lỗ và cấu trúc giống bộộ xương.Ngoài ra, RHA có ít lỗ hơn so vớii GAC. Quang phổ FTIR củaa các ch chất hấp phụ được thể hiện n trong hình 3.3.

3. Peak rộng --1 trong khoảng 3,100-3,700 cm được quan sát thấy ở cả 2 chất hấp phụ.. Những Nh peak này là do có sự hiện diện củaa các nhóm OH trên bbề mặt của chất hấp phụ.. Phổ Ph FTIR cũng cho thấy nhóm OH liên kết vớ ới các gốc methyl trong cả 2 chất hấp phụ.. Kéo dài tới t 3,400 -1 cm có thể là do Si gắn vớii nhóm OH ccủa nước. Peak yếu và rộng ng trong khoảng kho 1,6001,800 cm-1 cho thấy sự hiệnn di diện của nhóm CO liên kết vớii xeton và andehit. Peak tại t -1 1,600 cm cũng có thể do các hydro carbon được liên kết vớii nhóm cacbonyl. Peak ở mức 1,100 cm-1 là do sự linh đđộng của nhóm chứcc CO có trong lactones. Cấu C trúc CH thơm và carboxyl-carbonate rbonate đư được xác định bởi những peak trong khoảng ng 1,360-1,420 1,360 cm1 . Các dải yếu và rộng ng không cung ccấp thông tin xác thực về các chấtt khác trên bề b mặt của RHAvà GAC. FTIR củaa RHA hay GAC là khác nhau, do đó ó có các loại lo nhóm chức khác nhau trên bề mặt của RHA và GAC. FTIR ccủa vật liệu hấp phụ ban đầu đ (RHA hoặc GCA) và vật liệu hấp phụ đãã ch chứa BPA là tương tự, tuy vậy có sự thay đổ ổi biên các peak trước và sau khi hấp phụ chỉ ra rrằng quá trình hấp phụ chủ yếu là vật lý tự nhiên.

8

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm m nư nước

nhóm 04

Hình 3.3. Quang phổ FTIR ccủa các chất hấp phụ trướcc và sau khi hấp h phụ 3.2. Ảnh hưởng của khối lượ ợng chất hấp phụ và pH Ảnh hưởng của khối lượng chấất hấp phụ (m) với sự loại bỏ BPA thể hiện n trong hình 3.4.

3.

9

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm m nư nước

nhóm 04

Hình 3.4. Hiệu quả hấp phụ lo loại bỏ BPA của RHA (t = 180 phút, pH 6 , T = 30˚C, 30 C0 = 100 mg/L) và GAC (t = 120 phút phút, pH 6, T = 30˚C, C0 = 100 mg/L).

Hình trên cho thấy là GAC hiệệu quả hơn RHA trong việc loại bỏ BPA. Ảnh hưởng của pH được hiểnn th thị trong hình 3.5

10

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm m nư nước

nhóm 04

Hình 3.5. Ảnh hưởng củaa pH lên hhấp phụ loại bỏ BPA của RHA (t = 180 phút, m = 30 g/L, T = 30˚C, C0 = 100 mg/L) và GAC (t = 120 phút, m = 20 g/L, T = 30˚C, 30 C0 = 100 mg/L).

Các giá trị khác nhau củaa pH dao động 2-12 có được điều chỉnh vớii dung dịch d HCl và NaOH. Kết quả chỉ ra rằng hiệệu suất xử lý không bị ảnh hưởng nhiều bởii thay đổi pH. Nó có thể là do tính chất vật lý củủa quá trình hấp phụ khi chứng minh bằng ng các FTIR và phân tích nhiệt động lực học (đượcc đư đưa ra trong phần sau). Nghiên cứu ở các phần ph sau được thực hiện ở pH tự nhiên củaa dung ddịch BPA. 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ BPA ban đầu Ảnh hưởng của C0 được ợc th thể hiện trong hình 3.6. Hiệu quả loại bỏ ỏ BPA giảm gi đáng kể khi nồng độ dung dịch BPA ttăng từ 20 lên 350 mg/L. Ở nồng độ BPA A thấp th hơn, phần trăm loại bỏ cao vì số lượng ợng các phân ttử bị hấp phụ cạnh tranh cho cùng ùng một m vị trí hấp phụ là ít hơn so với ở nồng độ BPA cao. Do đó, nồng độ C0 cao hơn thì hiệu hi quả loại bỏ BPA thấp.

11

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm m nư nước

nhóm 04

Hình 3.6. Ảnh hưởng của nồng ng độ BPA ban đầu trong việc loại bỏ BPA bằằng RHA (t = 180 phút, pH 6, m = 30 g/L, C0 = 10–400 400 mg/L) và GAC (t = 120 phút, pH 6, m = 20 g/L, C0 = 10–400 mg/L).

3.4. Ảnh hưởng của thờii gian ti tiếp xúc và động học của sự hấp phụ Kết quả được thể hiện trong hình hình3.7 chỉ ra rằng đối với một nồng độ BPA cụ c thể, phần trăm loại bỏ BPA tăng cùng vớ ới sự gia tăng thời gian tiếp xúc.

12

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước

nhóm 04

Hình 3.7. Ảnh hưởng của thời gian với việc loại bỏ BPA bởi RHA (m = 30 g/L, pH 6, T = 30˚C, C0 = 100 mg/L) vàGAC (m = 20 g/L, pH 6, T = 30˚C, C0 = 100 mg/L) Đối với thời gian xử lý lâu hơn, các chất bị hấp phụ có khả năng khuếch tán xa hơn và vượt qua sức kháng cho đến khi đạt được cân bằng.

Sự hấp thu nhanh chóng của chất bị hấp phụ được quan sát trong 30 phút đầu tiên của quá trình hấp phụ. Tỷ lệ loại bỏ cao lúc đầu và sau một thời gian, trở nên kém đi cho thấy rằng bề mặt hấp phụ có giới hạn. Sau một thời gian, nồng độ BPA trong pha nước và trên bề mặt chất hấp phụ đạt trạng thái cân bằng và do đó không còn khả năng hấp phụ.

Quá trình hấp phụ của BPA trên RHA và GAC đã được nghiên cứu bằng cách sử dụng mô hình động học cụ thể là pseudo-first-order (mô hình bậc nhất), pseudo-second-order (mô hình bậc hai), và các mô hình khuếch tán trong hạt (intraparticle diffusion models).

Phương trình mô hình bậc nhất được biểu diễn dưới dạng toán học như sau:

Trong đó:

qt là lượng chất bị hấp phụ được hấp phụ tại thời điểm t (mg/g), qe là khả năng hấp phụ ở trạng thái cân bằng (mg/g) kf là hằng số mô hình bậc nhất

Phương trình mô hình bậc hai gồm các dạng sau đây:

Trong đó: ks là hằng số tốc độ mô hình bậc hai (g/phút mg).

Tốc độ hấp phụ ban đầu, h (mg/g phút) được xác định là:

Các giá trị phù hợp nhất của các thông số động học như kf, h, qe, và ks được thể hiện trong bảng 3.1.

Bảng 3.1. Các thông số động học

13

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước

nhóm 04

Giá trị hệ số tương quan (R2) cho thấy các dữ liệu động học hấp phụ phù hợp nhất với mô hình bậc hai cho cả hai chất hấp phụ. Ta thấy rằng các giá trị h và qe của GAC thì cao hơn RHA cho cùng C0.

3.5. Mô hình khuếch tán nội phân tử/ tốc độ điều khiển Trong quá trình hấp phụ, việc vận chuyển chất bị hấp phụ từ dung dịch tới bề mặt của chất hấp phụ, bao gồm các bước sau đây: (a) chuyển động của chất bị hấp phụ từ dung dịch tới bề mặt của chất hấp phụ gọi là phủ một lớp màng mỏng (film) hay phân tán bên ngoài. (b) chuyển giao chất bị hấp phụ từ lớp biên đến bề mặt (c) sự khuếch tán của phân tử BPA đến điểm hấp phụ hoặc bằng quá trình khuếch tán vào các lỗ rỗng hoặc thông qua cơ chế khuếch tán bề mặt rắn (d) sự hấp phụ của chất bị hấp phụ tại các điểm hấp phụ.

Cơ chế hấp phụ của BPA vào RHA và GAC đã được nghiên cứu bằng mô hình khuếch tán vào bên trong hạt: qt = kidt1/2+ I (6) kid :được xác định là hằng số tốc độ khuếch tán vào trong hạt (mg/g min ½) I :là hằng số, được biểu thị từ mối quan hệ giữa qe và t0.5. Giá trị của I được hình dung như độ dày của lớp biên.

14

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm m nư nước

nhóm 04

Hình 3.8.Đồ thị Webber Webber-Morris loại bỏ BPA bằng ng RHA và GAC Hình 3.8 cho thấy một mốii liên hhệ giữa q và t0.5 ở nồng độ khác nhau củ ủa BPA đối với các chất hấp phụ.Các đường ng trong hình.8 không đi qua gốc dẫn đến kếtt luận lu rằng có sự khác biệt trong tốc độ ban đầuu và tốc độ cuối cùng của sự hấp phụ. Từ đồ thị này, rõ ràng các biểu đồ là đa tuyến. n. Các ph phần tuyến tính đầu tiên đại diện khuếch ch tán trên lỗ l rỗng to hoặc khuếch tán bề mặt và có th thể được quy cho giai đoạn cân bằng dần n với v khuếch tán trong hạt đang chiếm ưu thế.. Ph Phần tuyến tính thứ hai đại diện cho khuếch ch tán lỗ l trung và quá trình khuếch ch tán vào trong hhạt. Giá trị của kid.1 , I1 , kid,2 , I2 được thể hiện trong bảng 1. Từ kết quả trên, quan sát th thấy rằng giá trị kid của phần tuyến tính đầu u tiên gấp g khoảng sáu lần của phần thứ hai mà bi biểu thị tốc độ cao hơn của sự hấp phụ. Từ Bảng B 1, điều đó chứng minh rằng nếu tăng nồng ng độ, thì giá trị của kid tăng.

3.6. Nghiên cứu đường đẳng ng nhiệt hấp phụ Nhiệt độ hoạt động ng trong quá trình hhấp phụ ảnh hưởng đến sự cân bằng ng hấp h thu trong dung lượng khác nhau. Đồ th thị của qe, so với Ce cho BPA-RHA và BPA-GAC được thể hiện trong hình 3.9 tại nhiệt độộ khác nhau (15, 30, 45˚C).

15

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm m nư nước

nhóm 04

Hình 3.9. Đường hấp phụ đẳng ng nhi nhiệt ở nhiệt độ khác nhau để loại bỏ BPA bởi b RHA và GAC Quá trình hấp phụ thư thường được coi làquá trình tỏa nhiệt, và khảả năng hấp phụ giảm khi nhiệt độ tăng.. Tuy nhiên, trong nghiên ccứu này, trái vớii quan sát bình thường, th hấp phụ tăng khi tăng nhiệt độộ cho cả hai chất hấp phụ. Tăng khả năng hấấp phụ có thể là do hoạt hoá của vị trí mớii do ttăng nhiệt độ cũng như tăng tính di động ng của c các phân tử BPA ở nhiệt độ cao. Khuyếch ch tán được tác động bởi nhiệt độ và nó góp phần ph trong việc tăng cường khả năng hấp phụ của chất hấp phụ khi tăng nhiệt độ,, quá trình hấp h phụ được kiểm soát bởi quá trình khuếch ch tán, nh như đã nói trong các phần trước đó.

Mối quan hệ giữa số lư lượng chất bị hấp phụ hấp phụ trên vật liệu u hấp h phụ và nồng độ trong dung dịch ở trạng ng thái cân bằng ở bất kỳ nhiệt độ không đổi đượcc gọi g là hấp phụ đẳng nhiệt.Mô hình đường đẳng ng nhi nhiệt Langmuir đơn lớp hấp phụ với năng ăng lượng l bề mặt đồng nhất và không có sự chuy chuyển đổi của chất tan. Mô hình đường đẳng ng nhiệt nhi Freundlich là áp dụng cho các bề mặtt không đồng nhất.Mô hình này giả định rằng mỗ ỗi vị trí có năng lượng liên kếtt khác nhau và các vvị trí có năng lượng liên kết mạnh hơn ơn được đư chiếm giữ đầu tiên.Đường đẳng nhiệtt Temkin ssẽ giải thích sự tương tác giữa chất bị hấp phụ và chất hấp phụ. Trong này mô hình, giả định rằng sự giảm nhiệt củaa các phân tử t hấp phụ là tuyến tính trong một phạm m vi. Các giá tr trị của tham số cho mô hình đường đư đẳng nhiệt khác nhau cụ thể là Langmuir, Freundlich, và Temkin được đánh ánh giá và được đư trình bày 2 trong bảng 2 cùng vớii các giá tr trị R ở nhiệt độ khác nhau.

16

BĂĄo cĂĄo chuyĂŞn Ä&#x2018;áť Ă´ nhiáť&#x2026;m m nĆ° nĆ°áť&#x203A;c

nhĂłm 04

Bảng 3.2. ThĂ´ng sáť&#x2018; Ä&#x2018;Ć°áť?ng Ä&#x2018;áşłng ng nhi nhiáť&#x2021;t cho viáť&#x2021;c loấi báť? Bisphenol-A báşąng ng RHA (t = 3 h, m = 30 g / L) vĂ GAC (t = 3 h, m = 20 g / L)

Ä?áť&#x2018;i váť&#x203A;i Ä&#x2018;Ć°áť?ng Ä&#x2018;áşłng ng nhi nhiáť&#x2021;t Langmuir, sáťą gia tÄ&#x192;ng trong giĂĄ tráť&#x2039; cᝧaa tham sáť&#x2018; s (Q vĂ b) váť&#x203A;i tÄ&#x192;ng nhiáť&#x2021;t Ä&#x2018;áť&#x2122; kháşłng Ä&#x2018;áť&#x2039;nh nh tĂ­nh ch chẼt thu nhiáť&#x2021;t cᝧa quĂĄ trĂŹnh. Tᝍ bảng ng 2, cĂł tháť&#x192; th Ä&#x2018;ưᝣc quan sĂĄt ráşąng cĂĄc giĂĄ tráť&#x2039; cᝧaa 1/ 1/n cho Ä&#x2018;Ć°áť?ng Ä&#x2018;áşłng nhiáť&#x2021;t Freundlich lĂ nháť? hĆĄn 1 tấi tẼt cả cĂĄc nhiáť&#x2021;t Ä&#x2018;áť&#x2122; cĹŠng nhĆ° cho cả hai ch chẼt hẼp ph᝼, do Ä&#x2018;Ăł khả nÄ&#x192;ng hẼp ph᝼ cᝧ ᝧa BPA lĂ thuáş­n lᝣi trĂŞn cả hai chẼt hẼp ph᝼.

3.7. ĆŻáť&#x203A;c lưᝣng cᝧaa cĂĄc thĂ´ng ssáť&#x2018; nhiáť&#x2021;t Ä&#x2018;áť&#x2122;ng láťąc háť?c PhĆ°ĆĄng trĂŹnh sau Ä&#x2018;ây Ä&#x2018;ưᝣc sáť­ d᝼ng Ä&#x2018;áť&#x192; xĂĄc Ä&#x2018;áť&#x2039;nh cĂĄc thĂ´ng sáť&#x2018; nhiáť&#x2021;t Ä&#x2018;áť&#x2122;ng láťą áťąc háť?c â&#x2C6;&#x2020; â&#x2C6;&#x2020; â&#x2C6;&#x2020; 1

= =

Trong Ä&#x2018;Ăł:

â&#x2C6;&#x2020;GË&#x161; lĂ sáťą thay Ä&#x2018;Ä&#x2018;áť&#x2022;i nÄ&#x192;ng lưᝣng táťą do (kJ / mol) R lĂ háşąng sáť&#x2018; khĂ­ (8,314 J / mol K) T lĂ nhiáť&#x2021;t Ä&#x2018;áť&#x2122; (K) Kads lĂ háşąng sáť&#x2018; cân báşąng cho BPA giᝯa cĂĄc dung dáť&#x2039;ch ch vĂ báť b mạt váş­t liáť&#x2021;u hẼp ph᝼ â&#x2C6;&#x2020;HË&#x161; lĂ sáťą thay Ä&#x2018;Ä&#x2018;áť&#x2022;i váť enthalpy (kJ / mol) â&#x2C6;&#x2020;SË&#x161; lĂ thay Ä&#x2018;áť&#x2022;ii entropy (kJ / mol K).

Kads Ä&#x2018;ưᝣc Ä&#x2018;ĂĄnh giĂĄ tᝍ ln (qe / Ce) so váť&#x203A;i qe. GiĂĄ tráť&#x2039; cᝧa tẼt cả cĂĄc tham sáť&#x2018; s Ä&#x2018;ưᝣc liáť&#x2021;t kĂŞ trong bảng 3.3.

Bảng 3.3. Tham sáť&#x2018; nhiáť&#x2021;t Ä&#x2018;áť&#x2122;ng ng lláťąc cho sáťą hẼp ph᝼ cᝧa Bisphenol-A báşąng ng RHA (t = 3 h, m = 30 g / L) vĂ GAC (t = 2 h, m = 20 g / L)

GiĂĄ tráť&#x2039; â&#x2C6;&#x2020;GË&#x161; là à âm cho th thẼy quĂĄ trĂŹnh hẼp ph᝼ dẍn Ä&#x2018;áşżn sáťą s᝼t giảm m trong â&#x2C6;&#x2020;GË&#x161; vĂ ráşąng quĂĄ trĂŹnh hẼp ph᝼ lĂ cĂł th tháť&#x192; tháťąc hiáť&#x2021;n Ä&#x2018;ưᝣc vĂ táťą phĂĄt.. NĂłi chung, giĂĄ tráť&#x2039; tr cᝧa â&#x2C6;&#x2020;GË&#x161; lĂ 17

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước

nhóm 04

giữa -20 và 0 kJ / mol cho hấp thu vật lý; và trong khoảng -80 đến -400 kJ/mol cho hấp thu hóa học. Hầu hết các giá trị ∆G˚ nằm giữa -20 và 0 kJ/mol chỉ ra rằng sự hấp phụ của BPA vào RHA và GAC là thuộc vật lý trong tự nhiên. Giá trị dương của ∆H˚ chỉ ra bản chất thu nhiệt khi hấp phụ BPA vào GAC và RHA. Rắn/lỏng và quá trình hấp phụ hoàn thành trong hai bước: bước đầu tiên liên quan đến việc giải hấp của phân tử nước hấp phụ trước đó và trong bước thứ hai, chất bị hấp phụ hấp phụ trên chất hấp phụ. Quá trình cạnh tranh cần trao đổi phân tử nước bằng phân tử BPA. Cần năng lượng để hoàn thành quá trình này do đó hấp phụ của BPA là thu nhiệt. Trong hấp thu vật lý, mối quan hệ giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ là tương tác lực van der Walls và ∆H˚ thường trong khoảng 5-10 kJ/mol cho giai đoạn hấp phụ pha lỏng. Trong trường hợp của hấp thu hóa học, một liên kết hóa học được hình thành giữa các phân tử bị hấp phụ và bề mặt; nói chung năng lượng hấp thu hóa học trong khoảng 30-70 kJ/mol. Gá trị được đưa ra trong bảng 3 cho thấy sự hấp phụ cho BPA lên RHA và GAC là do hấp phụ vật lý. Các giá trị dương của ∆S˚ cho thấy tăng tính ngẫu nhiên tại bề rắn/dung dịch với một số thay đổi về cấu trúc trong chất bị hấp phụ và các chất hấp phụ. Giá trị ∆S˚ dương cũng tương ứng với mức độ tăng tính tự do của hấp phụ BPA.

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1. Kết luận Dựa vào các kết quả thực nghiệm thu được khi nghiên cứuso sánh sự hấp thụ loại bỏ bisphenol-A trong dung dịch nước bằng tro trấu và carbon hoạt tính dạng hạt, có thể rút ra một số kết luận sau: Một, điều kiện tối ưu cho dung dịch chứa 100 mg / L BPA là: liều lượng hấp phụ là 30 g / L đối với RHA và là 20 g / L đối với GAC; thời gian = 3 h cho RHA và 2 h cho GAC tại pH tự nhiên của các dung dịch.

Hai, khi tối ưu hóa điều kiện xử lý, hiệu suất loại bỏ BPA của RHA và GAC lần lượt được phát hiện là 73,2% và 94%. Khả năng hấp phụ để loại bỏ BPA của GAC tốt hơn so với RHA. Ba, mô hình đại diện tốt nhất cho RHA và GAC là mô hình đường đẳng nhiệt Freundlich và Temkin. Sự hấp phụ của BPA lên trên GAC và RHA là quá trình thu nhiệt trong tự nhiên.

18

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước

nhóm 04

4.2. Khả năng áp dụng của nghiên cứu tại Việt Nam Hiện nay, việc phát triển nhanh chóng của các khu công nghiệp và đô thị tại Việt Nam đã và đang là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.Trong đó, nguồn gây ô nhiễm chủ yếu là chất thải từ các nhà máy, các hóa chất được sử dụng trong công nghiệp và nông nghiệp. Một trong những hóa chất ảnh hưởng nhiều nhất tới sức khỏe con người cũng như quá trình ô nhiễm nguồn nước chính là nhóm chất gây rối loạn nội tiết (EDCs), đặc biệt là Bisphenol-A (BPA). BPA là một hóa chất công nghiệp quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất chất dẻo, polyme.

Nghiên cứu “Sự phân bố của Bisphenol-A trong nước bề mặt và trầm tích tại một số khu vực miền Bắc và miền Trung Việt Nam” và “Groundwater screening for 940 organic micro-pollutants in Hanoi and Ho Chi Minh City, Vietnam” cho thấy BPA xuất hiện trong hầu hết các mẫu nước mặt, nước ngầm, trầm tích tại các vùng của Việt Nam, cụ thể là các điểm lấy mẫu khu vực sông Hồng, sông Hương, sông Đồng Nai… vì đây là nơi tiếp nhận các nguồn nước thải từ các khu công nghiệp lớn cũng như nước thải sinh hoạt dọc các khu dân cư dọc hệ thống sông.

Bảng 4.1. Địa điểm phân bố và nồng độ BPA trong nước mặt và trầm tích

Nguồn:“Sự phân bố của Bisphenol-A trong nước bề mặt và trầm tích tại một số khu vực miền Bắc và miền Trung Việt Nam” Tuy hàm lượng BPA trong các mẫu đều nằm trong ngưỡng cho phép, nhưng với tính chất tích lũy được trong cơ thể sinh vật của PBA thì khả năng gây ảnh hưởng tới con người của hóa chất này là rất lớn. Bên cạnh đó, hàm lượng BPA trong nước ngầm, nước mặt, nước thải ra môi trường đang có xu hướng ngày càng gia tăng và gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường, con người, sinh vật khác nếu không có biện pháp kiểm soát, xử lí phù hợp như hiện nay.

Mặt khác, theo thống kê năm 2014, sản lượng lúa cả nước đạt 44,84 triệu tấn, tăng 80,4 vạn tấn so với năm 2013, và có xu hướng tiếp tục tăng trong những năm tiếp theo. Đây là 19

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước

nhóm 04

nguồn phát sinh vỏ trấu với số lượng không nhỏ.Tuy nhiên hiện nay, vỏ trấu chủ yếu được sử dụng như chất đốt, phân bón trong nông nghiệp.Một lượng vỏ trấu đang được nghiên cứu và sử dụng làm vật liệu lọc nước, sản xuất khí gas sinh học nhưng không đáng kể.Phần còn lại trở thành phụ phẩm nông nghiệp không được xử lí hoặc xử lí chưa đúng cách, trở thành nguồn gây ô nhiễm môi trường đất, nước và không khí.

Bên cạnh đó, nghiên cứu “So sánh sự hấp thụ loại bỏ bisphenol-A trong dung dịch nước bằng tro trấu và carbon hoạt tính dạng hạt” đã chỉ ra được những tiềm năng của ứng dụng tro trấu trong xử lý BPA thông qua các thông số như nồng độ ban đầu (Co), liều lượng hấp thụ (m), nhiệt độ (T), pH, và thời gian (t) cũng như hiệu suất hấp thu BPA. So sánh với GAC, mặc dù khả năng hấp thụ loại bỏ BPA của RHA có một số hạn chế, nhưng GAC có giá thành cao, khả năng tái sinh không lớn lại làm tăng giá thành sản phẩm. Với nguồn vật liệu dồi dào, sẵn có, rẻ tiền như vỏ trấu tại Việt Nam, ứng dụng tro trấu làm vật liệu hấp thụ xử lí BPA không những có những ưu điểm nhất định về mặc kinh tế mà còn mở ra một hướng đi mới cho loại phụ phẩm nông nghiệp này.

Kết hợp các yếu tố: Hàm lượng BPA xuất hiện trong nước thải, nước ngầm, nước mặt ngày càng gia tăng và những nguy hiểm tiềm tàng của nó tới sức khỏe con người; nguồn vỏ trấu dồi dào, sẵn có, giá thành rẻ cũng như ưu thế vượt trội về mặt kinh tế khi sử dụng RHA so với GAC khi xử lý BPA trong nước đã khẳng định nhiều tiềm năng ứng dụng của đề tài nghiên cứu này tại Việt Nam.

20

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước

nhóm 04

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]Adsorptive removal of bisphenol-A by rice husk ash and granular activated carbon—A comparative study, tác giả P. Sudhakar, Indra Deo Mall*, Vimal Chandra Srivastava [2]Hanh Thi Duong, Kiwao Kadokami, Hong Thi Cam Chau, Trung Quang Nguyen, Thao Thanh Nguyen, Lingxiao Kong (2015). Groundwater screening for 940 organic micro-pollutants in Hanoi and Ho Chi Minh City, Vietnam.Environmental Science and Pollution Research.

[3]Trần Tân Văn, NHỮNG VẤN ĐỀ BỆNH HỌC LIÊN QUAN TỚI CÁC HÓA CHẤT GÂY RỐI LOẠN NỘI TIẾT.(http://idm.gov.vn/nguon_luc/Xuat_ban/2008/a309/a51.htm) [4] Hồ Mỹ Dung, Trần Thị Liễu, Nguyễn Phạm Châu, Hoàng Thị Tuệ Minh, Lý Thu Hà (2004). Sự phân bố của Bisphenol- A trong nước bề mặt và trầm tích tại một số khu vực miền Bắc và miền Trung Việt Nam.Hội nghị Khoa học cán bộ nữ 9, Hà Nội.

[5]Trung tâm Nông nghiệp và Thống kê, Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn (2014).

Báo cáo kết quả thực hiện kế hoạch và cả năm 2014 ngành nông nghiệp và phát triển nông thôn(http://www.mard.gov.vn/Lists/appsp01_statistic/Attachments/87/Baocao_12_2014.pdf) [6] Loại bỏ fluoride trong nước bằng phương pháp hấp phụ sử dụng tro trấu phủ alumium hydroxide (Huỳnh Thị Nhi, 2015) [7]. http://voer.edu.vn/c/su-hap-phu-adsorption/4d06b941/a21b8bc3 [8]https://en.wikipedia.org/wiki/Bisphenol_A [9]. http://www.bisphenol-a.org/human/consafety.html [10]. http://www.jesc.ac.cn/jesc_cn/ch/reader/create_pdf.aspx?file_no=2008200320 [11].https://vi.wikipedia.org/wiki/K%C3%ADnh_hi%E1%BB%83n_vi_%C4%91i%E1% BB%87n_t%E1%BB%AD_qu%C3%A9t [12]. http://diendanvatlychatran.forumakers.com/t95-topic

21