NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THAN BIẾN TÌNH TỪ LÕI NGÔ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC SINH HOẠT
Kỹ thuật môi trường
Luận án "Nghiên cứu chế tạo than biến tính từ lõi ngô định hướng ứng dụng xử lý amoni trong nước sinh hoạt" của tác giả Vũ Thị Mai tập trung giải quyết vấn đề ô nhiễm amoni trong nguồn nước ngầm tại Việt Nam, đặc biệt ở các khu vực đô thị lớn như Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh. Nhận thấy tiềm năng của vật liệu hấp phụ từ phụ phẩm nông nghiệp, nghiên cứu này hướng đến việc chế tạo và ứng dụng than sinh học biến tính và than hoạt tính biến tính từ lõi ngô.
Mục tiêu chính bao gồm xây dựng quy trình tối ưu để chế tạo than sinh học biến tính (BioN-Na) và than hoạt tính biến tính (BioP-Na) từ lõi ngô thải, đánh giá đặc trưng vật lý, hóa học của chúng, và khảo sát khả năng loại bỏ amoni trong nước bằng cả thí nghiệm mẻ và thí nghiệm cột.
Kết quả nghiên cứu đã xác định được điều kiện tối ưu để chế tạo BioN-Na (nhiệt phân 400°C/60 phút, ngâm HNO3 6M và NaOH 0.3M) và BioP-Na (ngâm H3PO4 50%, nhiệt phân 400°C/90 phút, ngâm NaOH 0.3M). Cả hai vật liệu đều thể hiện cấu trúc mao quản trung bình, có nhóm chức bề mặt chứa oxy và hàm lượng cacbon cố định cao. Trong thí nghiệm hấp phụ theo mẻ, quá trình diễn ra thuận lợi ở pH trung tính đến kiềm nhẹ, đạt cân bằng sau 60 phút và tuân theo động học biểu kiến bậc 2. Dung lượng hấp phụ amoni cực đại đạt 22.6 mg/g cho BioN-Na và 16.6 mg/g cho BioP-Na, cao hơn 3-5 lần so với than không biến tính. Quá trình hấp phụ là tự phát và tỏa nhiệt, với cơ chế trao đổi ion và lực hút tĩnh điện. Sự có mặt của các ion cạnh tranh như Mn, Fe, Ca làm giảm hiệu quả hấp phụ.
Các thí nghiệm cột ở quy mô phòng thí nghiệm và quy mô pilot cũng cho thấy hiệu quả của vật liệu. Thời gian thoát và dung lượng hấp phụ bị ảnh hưởng bởi nồng độ amoni đầu vào, chiều cao cột và tốc độ dòng chảy. Dung lượng hấp phụ cột của BioN-Na ở quy mô pilot đạt 7.05 mg/g. Những đóng góp mới của luận án bao gồm việc chế tạo thành công và đánh giá toàn diện khả năng xử lý amoni của hai loại than biến tính từ lõi ngô, mở ra tiềm năng ứng dụng các vật liệu này trong xử lý nước sinh hoạt tại Việt Nam.