JSLHU JOURNAL OF SCIENCE JOURNAL OF SCIENCE JSLHU p … · 2019. 12. 19. · mt phng ca than, cu...

5
Tp chí Khoa hc Lc Hng 33 CH TO VT LIU HP PH T THÂN CÂY SN Synthesis absorb material from cassava stem Trn Th Hng Mây 1 , Nguyn Ngc 2 , Nguyn Trng Anh 3* Khoa K thut Hóa hc Môi trng, Trng i hc Lc Hng, ng Nai, Vi t Nam 1 [email protected], 2 [email protected], 3 [email protected] TÓM TT. Sn xut than hot tính t ph phm nông nghip thân cây sn không ch mang li hi u qu kinh t mà còn góp phn gii quyt các vn môi trng do ph thi nông nghip gây ra. Ngoài ra vt li u than hot tính c ch to có th thay th các loi vt li u khác có giá thành cao trong x lý nc thi và các lnh vc khác nh quân s, y t … Trong bài báo này chúng tôi ã ch to thành công than hot tính t thân cây sn di tác dng ca cht bi n tính Na2CO3. Than hot tính ã c t o ra khi thân cây sn c bi n tính vi Na2CO3, sau ó nung nhi t cao. nh hng ca nng cht bi n tính, thi gian nung và nhit nung n cht lng than hot tính ã c ánh giá qua vic chp hình nh b mt, cu trúc ca than hot tính và kh nng hp ph Methyl blue trong dung dch ca than. Kt qu cho thy mu than c to ra nng cht bi n tính 1 M, thi gian nung vt li u bi n tính 90 phút và nhit nung 500 o C có hình nh b mt, cu trúc tt và kh nng hp ph Methyl blue cao nht (96,25%) so vi các mu than c to ra các giá tr c kho sát khác v nng cht bi n tính, thi gian nung và nhit nung, và cao hn 4,5% than hot tính ngoài th trng (91,75%). Nghiên cu này không ch mang li l i ích v mt kinh t cho bà con nông dân mà bên cnh ó còn góp phn gii quyt các vn môi trng do ph ph phm nông nghi p gây ra. Nh vy bng quá trình bin tính vt liu kt hp vi than hóa chúng tôi ã ch to thành công than hot tính có kh nng hp ph tt hn so vi mu than hot tính có trên th trng. T KHOÁ: vt li u hp ph, than hot tính, thân cây sn ABSTRACT. The production of the activated charcoal from the waste of the cassava stem which doesn’t only bring the economic efficiency but also contribute solving the environmental problems due to the agricultural waste. Besides, manufactured activated charcoal materials can replace other costly materials in wastewater treatment or defferent areas like military, health care, etc. According to this article, we have been successful the activated charcoal from cassava stem reacted by denatured chemical Na 2CO3 was invented successfully. This research doesn’t only bring the economic efficiency for the farmers but also contribute to deal with many environmental problems caused by agricultural waste. Throughout research’s process, it showed that denatured chemical 1 M, charring at 500 o C within 90 minutes. The result showed the traetment efficiency of Methyl blue reaches 96,25%. KEYWORDS: adsorption; activated charcoal; cassava 1. GII THIU Theo Tng cc thng kê, tng sn phm thu c t nông nghi p nm 2017 c tính tng 2,07% so vi nm 2016 [1]. Tuy nhiên, ngoài vic sn xut nông nghip ang phát trin thì còn mc ph i mt s vn v các bãi cha, u ra cho các ph phm nông nghip sau thu hoch nh r m r, v tru, thân cây chui, v lc, thân cây sn ... Vi c tái ch tn dng cht thi không nhng mang l i l i ích v mt kinh t , xã hi mà còn có ý ngha trong vic bo v môi trng. Di n tích tr ng s n ca c nc t 569,9 nghìn ha so vi t ng sn lng nông sn ca c nc, tuy nhiên lng th i b ca các ph phm ca ngành trng sn là khá ln [2]. V mt môi trng thân cây sn c coi là mt loi ph thi, nhng mt góc khác thân cây sn c coi là mt ngun tài nguyên nu nh con ngi bi t thu h i và tn dng nh là mt ngun vt li u t nhiên, giá thành thp, thân thin vi môi trng trong vi c x nc và nc thi. Than hot tính (THT) c bi t n nh mt loi vt li u hp ph r ti n dùng trong các lnh vc x lý môi trng nh: lc nc, l c không khí, x lý kim loi nng, kh màu, phòng c ... [3-5]. THT thng c sn xut ch yu t các nguyên liu r ti n, thông thng là các ngun ph ph phm nông nghip nh: THT t v tru, tre, rm r, mùn ca, mía, ngô, lõi Ngô [6]; v su riêng [7]; v sn [8, 9]. Trong thân cây sn có thn phn và cu trúc cellulose, hemicellulose và lingnin gi ng nh các ph ph phm ã c nghiên cu, ngoài ra trong thân cây sn có hàm lng cacbon cao, hàm lng tro thp và xp ln. Cho nên, vic s dng thân cây sn ch to THT có hot tính và xp cao là hoàn toàn có th. Chính vì vy, trong nghiên cu này chúng tôi tin hành ch to vt liu hp ph THT t thân cây sn ng dng trong x lý môi trng ã c thc hin. 2. NI DUNG 2.1 Chun b nguyên liu Hình 2.1 Thân cây sn 2.2 Phng pháp nghiên cu Received: December, 11th, 2018 Accepted: June, 20th, 2019 *Nguyn Tr ng Anh Email: [email protected] JOURNAL OF SCIENCE OF LAC HONG UNIVERSITY JSLHU https://tapchikhdt.lhu.edu.vn Tp chí Khoa hc Lc Hng

Transcript of JSLHU JOURNAL OF SCIENCE JOURNAL OF SCIENCE JSLHU p … · 2019. 12. 19. · mt phng ca than, cu...

Page 1: JSLHU JOURNAL OF SCIENCE JOURNAL OF SCIENCE JSLHU p … · 2019. 12. 19. · mt phng ca than, cu trúc ca than và không b v vn. Khi nng cht bin tính tng t 1 M n 2 M (hình 2.3c-e),

T�p chí Khoa h�c L�c H�ng 33

JSLHU JOURNAL OF SCIENCE OF LAC HONG UNIVERSITY http://tapchikhdt.lhu.edu.vn T�p chí Khoa h�c L�c H�ng 2019, 7, 001-001

CH� T�O V�T LI�U H�P PH� T� THÂN CÂY S�N

Synthesis absorb material from cassava stem

Tr�n Th� H�ng Mây1, Nguy�n Ng�c2, Nguy�n Tr�ng Anh3*

Khoa K� thu�t Hóa h�c và Môi tr��ng, Tr��ng ��i h�c L�c H�ng, ��ng Nai, Vi�t Nam [email protected], [email protected], [email protected]

TÓM T�T. S�n xu�t than ho�t tính t� ph� ph�m nông nghi�p thân cây s�n không ch� mang l�i hi�u qu� kinh t� mà còn góp ph�n gi�i quy�t các v�n �� môi tr��ng do ph� th�i nông nghi�p gây ra. Ngoài ra v�t li�u than ho�t tính ���c ch� t�o có th� thay th� các lo�i v�t li�u khác có giá thành cao trong x� lý n��c th�i và các l�nh v�c khác nh� quân s�, y t� … Trong bài báo này chúng tôi �ã ch� t�o thành công than ho�t tính t� thân cây s�n d��i tác d�ng c�a ch�t bi�n tính Na2CO3. Than ho�t tính �ã ���c t�o ra khi thân cây s�n ���c bi�n tính v�i Na2CO3, sau �ó nung � nhi�t �� cao. �nh h��ng c�a n�ng �� ch�t bi�n tính, th�i gian nung và nhi�t �� nung ��n ch�t l��ng than ho�t tính �ã ���c �ánh giá qua vi�c ch�p hình �nh b� m�t, c�u trúc c�a than ho�t tính và kh� n�ng h�p ph� Methyl blue trong dung d�ch c�a than. K�t qu� cho th�y m�u than ���c t�o ra � n�ng �� ch�t bi�n tính 1 M, th�i gian nung v�t li�u bi�n tính 90 phút và nhi�t �� nung 500oC có hình �nh b� m�t, c�u trúc t�t và kh� n�ng h�p ph� Methyl blue cao nh�t (96,25%) so v�i các m�u than ���c t�o ra � các giá tr� ���c kh�o sát khác v� n�ng �� ch�t bi�n tính, th�i gian nung và nhi�t �� nung, và cao h�n 4,5% than ho�t tính ngoài th� tr��ng (91,75%). Nghiên c�u này không ch� mang l�i l�i ích v� m�t kinh t� cho bà con nông dân mà bên c�nh �ó còn góp ph�n gi�i quy�t các v�n �� môi tr��ng do ph� ph� ph�m nông nghi�p gây ra. Nh� v�y b�ng quá trình bi�n tính v�t li�u k�t h�p v�i than hóa chúng tôi �ã ch� t�o thành công than ho�t tính có kh� n�ng h�p ph� t�t h�n so v�i m�u than ho�t tính có trên th� tr��ng.

T� KHOÁ: v�t li�u h�p ph�, than ho�t tính, thân cây s�n

ABSTRACT. The production of the activated charcoal from the waste of the cassava stem which doesn’t only bring the economic efficiency but also contribute solving the environmental problems due to the agricultural waste. Besides, manufactured activated charcoal materials can replace other costly materials in wastewater treatment or defferent areas like military, health care, etc. According to this article, we have been successful the activated charcoal from cassava stem reacted by denatured chemical Na2CO3 was invented successfully. This research doesn’t only bring the economic efficiency for the farmers but also contribute to deal with many environmental problems caused by agricultural waste. Throughout research’s process, it showed that denatured chemical 1 M, charring at 500oC within 90 minutes. The result showed the traetment efficiency of Methyl blue reaches 96,25%.

KEYWORDS: adsorption; activated charcoal; cassava

1. GI�I THI�U

Theo T�ng c�c th�ng kê, t�ng s�n ph�m thu ���c t� nông nghi�p n�m 2017 ��c tính t�ng 2,07% so v�i n�m 2016 [1]. Tuy nhiên, ngoài vi�c s�n xu�t nông nghi�p �ang phát tri�n thì còn m�c ph�i m�t s� v�n �� v� các bãi ch�a, ��u ra cho các ph� ph�m nông nghi�p sau thu ho�ch nh� r�m r�, v� tr�u, thân cây chu�i, v� l�c, thân cây s�n ... Vi�c tái ch� t�n d�ng ch�t th�i không nh�ng mang l�i l�i ích v� m�t kinh t�, xã h�i mà còn có ý ngh�a trong vi�c b�o v� môi tr��ng. Di�n tích tr�ng s�n c�a c� n��c ��t 569,9 nghìn ha so v�i t�ng s�n l��ng nông s�n c�a c� n��c, tuy nhiên l��ng th�i b� c�a các ph� ph�m c�a ngành tr�ng s�n là khá l�n [2]. V� m�t môi tr��ng thân cây s�n ���c coi là m�t lo�i ph� th�i, nh�ng � m�t góc �� khác thân cây s�n ���c coi là m�t ngu�n tài nguyên n�u nh� con ng��i bi�t thu h�i và t�n d�ng nh� là m�t ngu�n v�t li�u t� nhiên, giá thành th�p, thân thi�n v�i môi tr��ng trong vi�c x� lý n��c và n��c th�i.

Than ho�t tính (THT) ���c bi�t ��n nh� m�t lo�i v�t li�u h�p ph� r� ti�n dùng trong các l�nh v�c x� lý môi tr��ng nh�: l�c n��c, l�c không khí, x� lý kim lo�i n�ng, kh� màu, phòng ��c ... [3-5]. THT th��ng ���c s�n xu�t ch� y�u t� các nguyên li�u r� ti�n, thông th��ng là các ngu�n ph� ph� ph�m nông nghi�p nh�: THT t� v� tr�u, lá tre, r�m r�, mùn c�a, lá mía, lá ngô, lõi Ngô [6]; v� s�u riêng [7]; v� s�n [8, 9]. Trong thân cây s�n có th�n ph�n và c�u trúc cellulose, hemicellulose và lingnin gi�ng nh� các ph�

ph� ph�m �ã ���c nghiên c�u, ngoài ra trong thân cây s�n có hàm l��ng cacbon cao, hàm l��ng tro th�p và �� x�p l�n. Cho nên, vi�c s� d�ng thân cây s�n �� ch� t�o THT có ho�t tính và �� x�p cao là hoàn toàn có th�. Chính vì v�y, trong nghiên c�u này chúng tôi ti�n hành ch� t�o v�t li�u h�p ph� THT t� thân cây s�n �ng d�ng trong x� lý môi tr��ng �ã ���c th�c hi�n.

2. N�I DUNG

2.1 Chu�n b� nguyên li�u

Hình 2.1 Thân cây s�n

2.2 Ph��ng pháp nghiên c�u

Received: December, 11th, 2018 Accepted: June, 20th, 2019 *Nguy�n Tr�ng Anh Email: [email protected]

JOURNAL OF SCIENCEOF LAC HONG UNIVERSITY

JSLHU https://tapchikhdt.lhu.edu.vnT�p chí Khoa h�c L�c H�ng ����� �� �������

Page 2: JSLHU JOURNAL OF SCIENCE JOURNAL OF SCIENCE JSLHU p … · 2019. 12. 19. · mt phng ca than, cu trúc ca than và không b v vn. Khi nng cht bin tính tng t 1 M n 2 M (hình 2.3c-e),

T�p chí Khoa h�c L�c H�ng34

Tr�n Th� H�ng Mây, Nguy�n Ng�c, Nguy�n Tr�ng Anh

Hình 2.2 S� �� quy trình s�n xu�t than ho�t tính Thân cây s�n ���c thu gom và làm s�ch v�, ph�i khô t�

nhiên, c�t nh� v�i kích th��c 2-5 cm. Ngâm nguyên li�u b�ng Na2CO3 t��ng �ng v�i t� l� 1:4 trong 24 gi� v�i các n�ng �� khác nhau (0.5 M - 2 M) �� tìm �i�u ki�n ho�t hóa t�t nh�t. Xác ��nh th�i gian than hóa nguyên li�u trong 60-120 phút � nhi�t �� c� ��nh 350oC. V�i n�ng �� và th�i gian ���c xác ��nh ti�n hành than hóa nguyên li�u � nhi�t �� 350-500oC. THT sau khi than hóa �� ngu�i và r�a s�ch lo�i b� mu�i than và trung hòa pH ��n trung tính (7±0.5) b�ng n��c c�t r�i mang �i s�y khô. �ánh giá ch�t l��ng than b�ng h�p ph� Methyl blue v�i 0.5 g than/200ml Methyl blue. So sánh v�i than trên th� tr��ng t��ng �ng v�i 0.5g than/200 ml Methyl blue.

2.3 Kh�o sát các y�u t� �nh h��ng ��n quá trình ch� t�o

than ho�t tính

2.3.1 Kh�o sát �nh h��ng n�ng �� ch�t bi�n tính

L�n l��t cho 100 ml dung d�ch Methyl blue có n�ng �� ban ��u 1 g/l vào erlen 200 ml ch�a 0.5g than � các n�ng �� ch�t bi�n tính khác nhau (0.5 M; 1 M; 1.5 M và 2 M) nung � 350oC. L�c ��u v�i v�n t�c 150 vòng/phút. Xác ��nh l��ng Methyl blue còn l�i sau th�i gian ph�n �ng b�ng ph��ng pháp quang ph� t� 0 phút – 90 phút.

2.3.2 Kh�o sát �nh h��ng th�i gian than hóa

Cho 100 ml dung d�ch Methyl blue vào 0.5 g than ch�a trong 3 erlen t��ng �ng v�i th�i gian than hóa � 30 phút, 60 phút và 90 phút v�i n�ng �� ch�t bi�n tính 1 M, nung � nhi�t �� 350oC. L�c m�u v�i v�n t�c 150 vòng/phút, sau �ó dùng ph��ng pháp quang ph� �� xác ��nh l��ng Methyl blue.

2.3.3 Kh�o sát �nh h��ng nhi�t �� than hóa

T��ng t� cho 100 ml dung d�ch Methyl blue vào 0.5 g than ch�a trong 4 erlen t��ng �ng v�i than nung � nhi�t �� 350oC, 400oC, 4500oC, 500oC v�i n�ng �� ch�t bi�n tính 1 M và th�i gian nung 90 phút. Dùng ph��ng pháp quang ph� xác ��nh l��ng Methyl blue còn l�i sau các kho�ng th�i gian 10 phút.

2.4 K�t qu� và bi�n lu�n

2.4.1 �nh h��ng c�a n�ng �� bi�n tính

Hình 2.3 Hình �nh SEM c�a than ho�t tính � n�ng �� ch�t bi�n tính khác nhau: (a) 0 M; (b) 0.5 M; (c) 1 M; (d) 1.5 M; (e) 2 M Hình �nh 2.3 là hình �nh SEM c�a v�t li�u THT v�i n�ng

�� ch�t bi�n tính khác nhau ���c ngâm trong 24h và nung � nhi�t �� 350oC v�i th�i gian nung 60 phút. Thông qua hình 2.3a cho chúng ta th�y m�u THT không ���c x� lý qua ch�t bi�n tính có b� m�t ph�ng và b� nhi�t �� nung làm v�n v� không còn gi� ���c hình d�ng ban ��u c�a v�t li�u. ��i v�i m�u than qua quá trình ngâm 24h trong ch�t bi�n tính � các n�ng �� khác nhau cho ta th�y b� m�t than v�n gi� ���c b� m�t ph�ng c�a than, c�u trúc c�a than và không b� v� v�n. Khi n�ng �� ch�t bi�n tính t�ng t� 1 M ��n 2 M (hình 2.3c-e), cho chúng ta th�y kh� n�ng b�c các l�p Cellulose c�a thân cây s�n m�nh h�n làm cho quá trình nung t�n ��ng nhi�u nh�ng l�p mu�i than ho�c than m�ng t�n t�i không liên k�t bên trên b� m�t c�a than theo vi�c t�ng n�ng �� ch�t bi�n tính.

Hình 2.4 Kh� n�ng x� lý Methyl blue c�a than ho�t tính v�i s� thay ��i n�ng �� ch�t bi�n tính: (a) 0 M; (b) 0.5 M; (c) 1 M; (d)

1.5 M; (e) 2 M Hình 2.4 là hình �nh kh� n�ng h�p ph� Methyl blue c�a

than ho�t tính sau 90 phút v�i s� thay ��i n�ng �� ch�t bi�n tính khác nhau ���c nung � 350oC trong th�i gian 60 phút. K�t qu� x� lý Methyl blue cho th�y v�i n�ng �� ch�t bi�n tính khác nhau cho ta th�y kh� n�ng h�p ph� Methyl blue khác nhau. ��i v�i m�u than không ���c x� lý qua ch�t bi�n tính thì kh� n�ng h�p ph� Methyl blu kém hi�u qu� h�n so v�i các m�u than ���c x� lý qua ch�t bi�n tính. ���ng cong (a) trong hình 2.4 là hình �nh bi�u th� kh� n�ng x� lý Methyl blue c�a m�u than không qua x� lý ch�t bi�n tính, qua hình �nh chúng ta th�y trong 10 phút ��u thì hi�u qu� ��t kho�ng 26,48%,

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

a

b

c

d

e

Th�i gian(min)

Abs

Bi�n tính v�t li�u v�i Na2CO3 (0.5 M-

2 M)

Than hóa nguyên li�u t� 350-500oC

(trong 60-120 phút)

R�a b� m�i than và s�y khô trong 105oC

H�p ph� Methyl blue, so sánh v�i than trên

th� tr��ng.

V�t li�u

(d)

(c)

(e)

(b) (a)

Page 3: JSLHU JOURNAL OF SCIENCE JOURNAL OF SCIENCE JSLHU p … · 2019. 12. 19. · mt phng ca than, cu trúc ca than và không b v vn. Khi nng cht bin tính tng t 1 M n 2 M (hình 2.3c-e),

T�p chí Khoa h�c L�c H�ng 35

Ch� t�o v�t li�u h�p ph� t� thân cây s�n

trong khi �ó các m�u than ���c x� lý qua ch�t bi�n tính thì hi�u qu� x� lý ��t t� 35,48% ��n 43,74%. Nhìn chung hi�u qu� x� lý Methyl blue gi�m m�nh � kho�ng 40 phút ��u và gi�m d�n trong kho�ng 50 phút sau, �i�u này có th� gi�i thích do lúc ��u khi m�i ti�p xúc v�i Methyl blue THT v�i kh� n�ng h�p ph� t�t nên hi�u qu� x� lý Methyl blue cao, ng��c l�i khi th�i gian x� lý kéo dài thì n�ng �� Methyl blue trong THT ��t ��n tr�ng thái g�n bão hòa d�n ��n kh� n�ng h�p ph� Methyl blue ch�m l�i.

Hi�u qu� x� lý Methyl blue t�ng d�n và ��t kho�ng 73% sau 90 phút ��i v�i m�u than không qua x� lý chât bi�n tính. ��i v�i các m�u than �ã qua x� lý ch�t bi�n tính � các n�ng �� khác nhau (Hình 2.4 b-e), qua hình �nh chúng ta th�y ���c hi�u qu� x� lý Methyl blue kho�ng 91%; 92%; 84% và 85% t��ng ���ng v�i n�ng �� ch�t bi�n tính 0.5 M; 1 M; 1.5 M và 2 M. Qua k�t qu� x� lý Methyl blue k�t h�p v�i k�t qu� SEM chúng tôi th�y n�ng �� ch�t bi�n tính 1 M là có hi�u qu� t�t nh�t vì v�y chúng tôi l�a ch�n n�ng �� ch�t bi�n tính là 1 M làm �i�u ki�n cho n�ng �� ch�t bi�n tính �� ti�n hành kh�o sát các y�u t� khác.

2.4.2 �nh h��ng c�a th�i gian than hóa

Hình 2.5 Hình �nh SEM c�a than ho�t tính � th�i gian nung khác nhau: (a) 60 phút; (b) 90 phút và (c) 120 phút

Hình �nh 2.5 là hình �nh SEM c�a v�t li�u THT v�i n�ng �� ch�t bi�n tính 1 M ���c ngâm trong 24h và nung � nhi�t �� 350oC v�i th�i gian nung thay ��i t� 60 phút ��n 120 phút. Qua hình �nh SEM cho ta th�y: khi th�i gian nung t�ng lên 90 phút thì kh� n�ng lo�i b� các l�p mu�i than qua quá trình tách b�c các l�p Cenlulose t�o thành trong quá trình nung than t�t h�n (hình 2.5b). Ng��c l�i, khi th�i gian nung t�ng lên 120 phút thì quá trình t�o thành các l�p mu�i than trên b� m�t than nhi�u h�n (hình 2.5c), �i�u này có th� ���c gi�i thích do khi th�i gian nung than t�ng lên nhi�u làm cho quá trình cháy b�c tách các l�p Cellulose t�o thành các l�p mu�i than trên b� m�t than ��ng th�i làm cho c�u trúc c�a than b� bít l�i gây �nh h��ng ��n các l� x�p c�a than.

Hình 2.6 hình �nh kh� n�ng x� lý Methyl blue c�a THT sau 90 phút v�i s� thay ��i th�i gian nung khác nhau ���c nung � 350oC. K�t qu� x� lý Methyl blue cho th�y v�i th�i gian nung khác nhau cho ta th�y kh� n�ng h�p ph� Methyl blue khác nhau. Hi�u su�t x� lý Methyl blue ��t 42,2%; 44,49% và 39,98% trong 10 phút ��u ��i v�i m�u than ���c nung trong th�i gian 60 phút; 90 phút và 120 phút. Sau th�i gian 90 phút thì hi�u qu� x� lý Methyl blue ��t 91,75%; 93,4% và 87,25% t��ng �ng v�i các m�u than ���c nung trong th�i gian 60 phút; 90 phút và 120 phút. Qua k�t qu� chúng tôi nh�n th�y � th�i gian nung m�u 90 phút cho hi�u qu� x� lý Methyl blue t�t nh�t vì v�y chúng tôi l�a ch�n th�i gian nung m�u là 90 phút.

Hình 2.6 Kh� n�ng x� lý Methyl blue c�a than ho�t tính v�i s� thay ��i th�i gian nung: (a) 60 min; (b) 90 min; (c) 120 min

2.4.3 �nh h��ng c�a nhi�t �� than hóa

Hình 2.7 Hình �nh SEM c�a (a) than ho�t tính không qua x� lý ch�t bi�n tính nung � nhi�t �� 500oC v�i th�i gian nung 90 phút và

� nhi�t �� nung khác nhau: (b) 350oC; (c) 400oC; (d) 450oC; (e) 500oC

Hình �nh 2.7a là hình �nh SEM c�a THT không qua x� lý ch�t bi�n tính nung � nhi�t �� 500oC v�i th�i gian nung 90 phút, qua hình �nh cho chúng ta th�y m�u than b� gãy v�n và không gi� ���c c�u trúc l� x�p. Ng��c l�i, ��i v�i các m�u than ���c x� lý qua ch�t bi�n tính v�n gi� ���c c�u trúc l� x�p. Hình �nh 2.7b-e là hình �nh SEM c�a v�t li�u THT v�i n�ng �� ch�t bi�n tính 1 M ���c ngâm trong 24h và nung � các nhi�t �� nung khác nhau v�i th�i gian nung 90 phút. Qua hình �nh SEM cho ta th�y: kh� n�ng hình thành c�u trúc d�ng x�p t� ong t�ng khi nhi�t �� nung t�ng lên (hình 2.7c, d), ng��c l�i khi nhi�t �� nung t�ng lên c�u trúc x�p t� ong v�n ���c gi� và không làm gãy các c�u trúc bên trong c�a v�t li�u. Quá trình nung � 500oC trong 90 phút (hình 2.7d) v�t li�u than không b� b� gãy các liên k�t, các Cellulose trong thân cây s�n b� thiêu h�y b�i nhi�t �� cao �� l�i khung l� x�p b�n t�o nên c�u trúc THT x�p. V�i kh� n�ng t�o ���c các l� x�p và không làm h�ng c�u trúc c�a than t�o nên v�t li�u THT có th� có ���c di�n tích b� m�t l�n và t�o ra kh� n�ng h�p ph� t�t h�n. Qua �ó chúng ta có th� th�y khi m�u than ���c x� lý b�ng ch�t bi�n tính thì ch�t bi�n tính có th� h� tr� giúp làm �n ��nh c�u trúc trong quá trình nung.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

a

b

c

Abs

Th�i gian (min)

(a) (c) (b)

(a) (b)

(c) (d)

(e)

Page 4: JSLHU JOURNAL OF SCIENCE JOURNAL OF SCIENCE JSLHU p … · 2019. 12. 19. · mt phng ca than, cu trúc ca than và không b v vn. Khi nng cht bin tính tng t 1 M n 2 M (hình 2.3c-e),

T�p chí Khoa h�c L�c H�ng36

Tr�n Th� H�ng Mây, Nguy�n Ng�c, Nguy�n Tr�ng Anh

Hình 2.8 Kh� n�ng x� lý Methyl blue c�a than ho�t tính v�i s� thay ��i nhi�t �� nung: (a) m�u than nung � 500oC trong th�i gian 90 phút không qua x� lý ch�t bi�n tính; (b) 350oC; (c) 400oC; (d)

450oC; (e) 500oC Hình �nh 2.8 là hình �nh kh� n�ng x� lý Methyl blue c�a

THT sau 90 phút v�i s� thay ��i nhi�t �� nung khác nhau. K�t qu� cho th�y, ��i v�i m�u than không qua x� lý ch�t ho�t tính nung � nhi�t �� 500oC (hình 2.8a) sau 10 phút ��u ch� x� lý ��t 26,48% trong khi �ó v�i m�u than qua x� lý ch�t bi�n tính (hình 2.8e) x� lý ��t 69,99%, cao h�n so v�i m�u không qua x� lý ch�t bi�n tính kho�ng 43,51%. Sau 90 phút x� lý thì hi�u qu� x� lý Methyl blue c�a m�u than không qua x� lý ch�t bi�n tính ��t 75,99% và m�u than qua x� lý ch�t bi�n tính ��t 93,4%; 94,22%; 94,75% và 96,25% t��ng �ng v�i các m�u than ���c nung � nhi�t �� 350oC; 400oC; 450oC và 500oC. Qua k�t qu� nh�n th�y � nhi�t �� nung 500oC cho hi�u qu� x� lý Methyl blue t�t nh�t. Nh� v�y than ho�t tính ���c s�n xu�t � �i�u ki�n x� lý qua ch�t bi�n tính v�i n�ng �� 1 M, th�i gian nung 90 phút � nhi�t �� 500oC cho m�u than có hi�u qu� x� lý t�t nh�t.

Hình 2.9 Hình �nh TEM c�a (a) m�u than không qua x� lý ch�t bi�n tính nung � 500oC, th�i gian nung 90 phút; m�u than qua x�

lý ch�t bi�n tính v�i n�ng �� 1 M: (b) m�u than nung � 350oC trong th�i gian 60 phút; (c) m�u than nung � 350oC trong th�i gian

90 phút; (d) m�u than nung � 500oC trong th�i gian 90 phút Qua hình �nh TEM chúng ta th�y ���c: ��i v�i m�u than

không qua x� lý ch�t bi�n tính ���c nung � 500oC trong th�i gian 90 phút (Hình 2.9a) c�u trúc v�t li�u than là các l�p m�ng liên k�t v�i nhau và chúng không t�o thành d�ng c�u trúc l� x�p. Ng��c l�i ��i v�i m�u than ���c x� lý qua ch�t bi�n tính (Hình 2.9d) c�u trúc v�t li�u g�m các l�p màng m�ng liên k�t v�i nhau t�o thành c�u trúc l� x�p. Hình 2.9b-d là m�u THT ���c x� lý qua ch�t bi�n tính nung � các nhi�t �� than hóa

khác nhau, qua hình �nh chúng ta th�y khi nhi�t �� than hóa càng t�ng thì kh� n�ng t�o thành các l�p màng m�ng càng t�t. Khi nhi�t �� than hóa t�ng lên 500oC (hình 2.9d) v�t li�u THT ���c c�u thành b�i các l�p m�ng và có c�u trúc l� x�p.

2.4.4 So sánh kh� n�ng x� lý Methyl blue v�i than ho�t

tính trên th� tr��ng.

Hình 2.10 Kh� n�ng x� lý Methyl blue c�a than ho�t tính: (a) m�u than không qua x� lý ch�t bi�n tính; (b) m�u qua bi�n tính; (c) m�u

than th� tr��ng K�t q�a cho th�y m�u THT ngoài th� tr��ng có hi�u su�t x� lý Methyl blue � 10 phút ��u là 39,32%, t��ng ��i cao h�n so v�i m�u THT không qua x� lý ch�t bi�n tính, tuy nhiên th�p h�n m�u THT qua x� lý ch�t bi�n tính c�a chúng tôi. Sau th�i gian h�p ph� 90 phút, hi�u qu� h�p ph� c�a m�u THT trên th� tr��ng ��t 91,75% cao h�n so v�i m�u than không qua x� lý ch�t bi�n tính c�a chúng tôi (75,99%), nh�ng l�i th�p h�n so v�i m�u than qua x� lý b�ng ch�t bi�n tính c�a chúng tôi (96,25%). Nh� v�y b�ng quá trình bi�n tính v�t li�u k�t h�p v�i than hóa chúng tôi �ã ch� t�o thành công THT có kh� n�ng h�p ph� t�t h�n so v�i m�u THT có trên th� tr��ng.

3. K�T LU�N

Qua k�t qu� nh�n th�y � nhi�t �� nung 500oC cho hi�u qu� x� lý Methyl blue t�t nh�t. Nh� v�y THT ���c s�n xu�t � �i�u ki�n x� lý qua ch�t bi�n tính v�i n�ng �� 1 M, th�i gian nung 90 phút � nhi�t �� 500oC cho m�u than có hi�u qu� x� lý t�t nh�t. M�u THT có th� �áp �ng �� lo�i b� Methyl blue trong phòng thí nghi�m. Nh� v�y chúng ta có th� s� d�ng m�u THT trên �� th� nghi�m x� lý n��c th�i cho các ngành nh� d�t nhu�m, xi m�, in … ho�c �ng d�ng làm v�t li�u l�c trong x� lý n��c. Ngoài ra, có th� l�y m�u than dùng làm nguyên li�u cho quá trình nghiên c�u �� s�n xu�t THT có kích th��c nano �ng d�ng trong các l�nh v�c khác.

4. C�M �N

Tr��c h�t tôi xin g�i l�i c�m �n ��n ban Lãnh ��o Khoa K� thu�t Hóa h�c – Môi tr��ng, các th�y cô giáo trong Khoa và trong b� môn Công ngh� Môi tr��ng, gia �ình và cùng toàn th� b�n bè �ã h� tr� t�i �a v� ph��ng ti�n c�ng nh� trang thi�t b� v�t ch�t trong su�t quá trình chúng tôi làm nghiên c�u này.

5. TÀI LI�U THAM KH�O

[1] T�ng c�c th�ng kê, 2017. [2] Nguy�n Th� H�ng H�nh, Nguy�n H�ng Quang. Hi�n tr�ng s�

d�ng s�n và ph� ph�m t� s�n trong ch�n nuôi gia s�c t�i Vi�t Nam.T�p chí Khoa h�c và công ngh�.

[3] Lin, L., Zhai, S.R., Xiao, Z.Y., Song, Y., An, Q.D., Song, X.W. Dye adsorption of mesoporous activated carbons produced from

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

a

b

c

d

e

Abs

Th�i gian (min)

(d) (c)

(a) (b)

Page 5: JSLHU JOURNAL OF SCIENCE JOURNAL OF SCIENCE JSLHU p … · 2019. 12. 19. · mt phng ca than, cu trúc ca than và không b v vn. Khi nng cht bin tính tng t 1 M n 2 M (hình 2.3c-e),

T�p chí Khoa h�c L�c H�ng 37

Ch� t�o v�t li�u h�p ph� t� thân cây s�n

NaOH-pretreated rice husks. Bioresource Technol. 2013, 136: 437-434.

[4] Masoud, S.M., M. El-Saraf, W., M. Abdel-Halim, A., Alaa E. Ali, Essam A. Mohamed, Hamad M.I. Hasan. Rice husk and activated carbon for waste water treatment of El-Mex Bay, Alexandria Coast, Egypt. Arabian Journal of Chemistry, 2012, 1-7.

[5] Santi, Raya, I., Zakir, M. The Adsorption of Pb (II) Ions on Activated Carbon from Rice Husk, Irradiated by Ultrasonic Waves: Kinetic and Thermodynamics Studies. Journal of Natural Sciences Research, 2014, 4: 18-24.

[6] T�ng Th� Ki�u Loan. Nghiên c�u ch� t�o than sinh h�c (Biochar) t� ph� ph� ph�m nông nghi�p và �ng d�ng trong môi tr��ng, 2016.

[7] Lê Th� Kim Ph�ng, Lê Anh Kiên. T�i �u quá trình than hóa v� s�u riêng �ng d�ng trong x� lý ch�t màu, 2013.

[8] Rajeshwarisivaraj, S. Sivakumar, P. Senthilkumar, V. Subburam. Carbon from Cassava peel, an agricultural waste, as an adsorbent in the removal of dyes and metal ions from aqueous solution. Department of Environmental Sciencer, Bhavathiav Uniuevrity, Coimbatove, 2000, 64l, 046, Tamil Nadu, India.

[9] Y. Sudaryanto, S.B. Hartono, W. Irawaty, H. Hindarso, S. Ismadji. High surface area activated carbon prepared from cassava peel by chemical activation. Department of Chemical Engineering, Widya Mandala Surabaya Catholic University, 2005.