Nghiên cứu khả NĂng hấp phụ nitrat trong môi trưỜng nưỚc của than sinh học từ tràm phạm Ngọc Thoa, Tăng Lê Hoài Ngân, Đỗ Thị Mỹ Phượng, Nguyễn Xuân Lộc, Lê Thị Thanh Trúc, Huỳnh Thị Hồng Xuyến, Nguyễn Ngọc Hân, Nguyễn Hữu Chiếm
Bảng 2: Tính chất của than tràm 700ºC
tải về 0.93 Mb. Chế độ xem pdf
|
| Bảng 2: Tính chất của than tràm 700ºC
Năng suất than (%) 26,75 Hàm lượng tro (wt.% db ) 3 Hàm lượng cacbon cố định (wt.% db ) 72,88 Hàm lượng chất bay hơi wt.% db 17 Độ ẩm (wt.% db ) 4,98 VM/FC 0,26 C/N 312,79 HHV (MJ/kg) 26,98 pH 8,67 EC (µS/cm) 146,3 CEC (cmolc/kg) 15,12 Chỉ số hấp phụ iod (mg/g) 178 Nguồn: [8] Ngoài ra, than tràm còn chứa các nguyên tố (%) sau: C (85%), H (30%), N (<0,5%), O (<1,5%) và một lượng lớn các nguyên tố khoáng (g/kg db ) trên bề mặt than như Si (9,2), P (2,3), Ca (16,4), K (7,8), Na (2,9), Mg (4,1), Al (3,3), Fe (6,5), Cu (57), Zn (41,4). Kết quả từ phổ FTIR cho thấy than tràm chứa lượng lớn các nhóm chức O-H, C-H, C=O, C-H, C=C, C-O-C. [8]. Từ kết quả nghiên cứu trước nhận thấy than sinh học tràm có nguồn gốc từ cây tràm ở Đồng bằng sông Cửu Long, nung ở 700ºC thích hợp sử dụng làm vật liệu hấp phụ vì có diện tích bề mặt lớn (chỉ số iod = 178 mg/g), CEC cao (15,12 cmolc/kg) và số lượng lớn nhóm chức, đặc biệt là nhóm O-H, nhóm chức chính liên kết với ion NO 3 - trong dung dịch nước. 2.2.3. Xác định hình thái, cấu trúc và diện tích bề mặt than tràm Hình thái và cấu trúc của than tràm được xác định bởi kính hiển vi điện tử Hitachi TM-1000 tại Trường Đại học Cần Thơ và S-4800 Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Diện tích bề mặt của than được đo bằng máy Quantachrome Instruments version 11.0 tại Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 2.2.4. Xác định pH pzc của than tràm Sử dụng dung dịch NaOH 0,1 M và HCl 0,1 M để điều chỉnh pH ban đầu (pH i ) của dung dịch NaCl 0,1 M sao cho giá trị pH tương ứng với trị số pH từ 2 đến 12. Cân 0,05 g than tràm cho vào các ống ly tâm có thể tích 50 mL, sau đó cho vào 50 mL dung dịch NaCl 0,1 M sau khi đã điều chỉnh pH. Hỗn hợp được lắc trên máy lắc ngang trong 24 giờ với tốc độ lắc 220 vòng/phút, sau đó được lọc bằng giấy lọc có đường kính lỗ 45 Trường Đại học Vinh Tạp chí khoa học, Tập 50 - Số 1A/2021, tr. 40-53 43 µm để tách và loại bỏ than, tiếp theo đo giá trị pH sau (pH f ). Tính giá trị ΔpH (ΔpH = pH f - pH i ), điểm giao nhau của đường cong (ΔpH) và pH i chính là pH pzc của than tràm ở 700 o C [7]. 2.2.5. Khảo sát khả năng hấp phụ nitrat của than tràm Thí nghiệm được bố trí trong phòng thí nghiệm thuộc Khoa Môi trường và Tài nguyên thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ, với 5 lần lặp lại. Dung dịch biogas thu về được lọc để loại bỏ các chất rắn. Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ nitrat của than tràm như pH dung dịch, khối lượng than, thời gian hấp phụ và nồng độ nitrat ban đầu được xác định theo các phương pháp sau: Khảo sát ảnh hưởng của pH dung dịch lên khả năng hấp phụ nitrat Pha loãng dung dịch biogas để đạt nồng độ nitrat theo yêu cầu là 50 mg/L, cho vào các ống ly tâm có thể tích 50 mL. Tiếp theo, dùng dung dịch NaOH 0,1 M và HCl 0,1 M để chuẩn pH cho từng ống tương ứng với trị số pH từ 2 đến 11 [7]. Sau đó, cho vào mỗi ống 0,5 g than tràm rồi đem hỗn hợp lắc trên máy lắc ngang Ikalabortechnik với tốc độ lắc 220 vòng/phút trong 2 giờ. Sau đó, hỗn hợp được lọc bằng giấy lọc có kích thước lỗ 45 µm để tách than ra khỏi dung dịch. Hỗn hợp sau lọc được pha loãng 50 lần và đem phân tích nitrat bằng máy so màu quang phổ UV Hitachi-U2900 [7]. Lượng nitrat hấp phụ trên 1 gam than tràm và hiệu suất hấp phụ của than được tính theo công thức như sau: Lượng nitrat hấp phụ trên 1 gam than tràm: (2) Hiệu suất hấp phụ của than tràm: H = (3) Trong đó: m (g) là khối lượng than; C 0 (mg/L) là nồng độ NO 3 - trước khi hấp phụ; C e (mg/L) là nồng độ NO 3 - sau khi hấp phụ; q e (mg/g) là dung lượng NO 3 - hấp phụ trên 1 gam than; V (L) là thể tích dung dịch hấp phụ; H (%) là hiệu suất hấp phụ [7], [9], [10]. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng than tràm đến khả năng hấp phụ nitrat Pha loãng dung dịch biogas để đạt nồng độ nitrat theo yêu cầu là 50 mg/L, dùng dung dịch NaOH 0,1 M và HCl 0,1 M để chuẩn pH dung dịch về pH 4 (kết quả từ thí nghiệm pH). Cân than tràm với khối lượng lần lượt 0,05 g; 0,1 g; 0,25 g; 0,5 g; 1 g; 1,5 g sau đó cho vào các ống ly tâm có thể tích 50 mL rồi tiếp tục cho vào 50 mL dung dịch biogas trên. Hỗn hợp sau đó được lắc trên máy lắc ngang với tốc độ lắc 220 vòng/phút trong 2 giờ. Tiếp theo, hỗn hợp được lọc bằng giấy lọc có kích thước lỗ 45 µm để tách than ra khỏi dung dịch. Hỗn hợp sau lọc được pha loãng 50 lần và đem phân tích nitrat bằng máy so màu quang phổ UV Hitachi-U2900. Lượng nitrat hấp phụ trên 1 gam than và hiệu suất hấp phụ được tính theo công thức (2) và (3) [7]. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lên khả năng hấp phụ nitrat Pha loãng dung dịch biogas để đạt nồng độ nitrat theo yêu cầu là 50 mg/L, dùng dung dịch NaOH 0,1 M và HCl 0,1 M để chuẩn pH dung dịch về pH 4. Cân 1 gam than tràm (kết quả từ thí nghiệm khối lượng) cho vào các ống ly tâm có thể tích 50 mL, tiếp theo cho vào các ống ly tâm 50 mL dung dịch nitrat. Hỗn hợp được lắc trên máy lắc ngang Ikalabortechnik với tốc độ lắc 220 vòng/phút trên các mức thời gian khác nhau lần lượt là 2 phút, 5 phút, 10 phút, 15 phút, 30 phút, 60 phút, 90 phút, 120 phút, 240 phút và P. N. Thoa và cs. / Nghiên cứu khả năng hấp phụ nitrat trong môi trường nước của than sinh học từ tràm 44 360 phút. Sau đó, hỗn hợp được lọc bằng giấy lọc có kích thước lỗ 45 µm để tách than ra khỏi dung dịch. Hỗn hợp sau lọc được pha loãng 50 lần và đem phân tích nitrat bằng máy so màu quang phổ UV Hitachi-U2900. Lượng nitrat hấp phụ trên 1 gam than và hiệu suất hấp phụ được tính theo công thức (2) và (3) [7]. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung dịch lên khả năng hấp phụ nitrat Pha loãng dung dịch biogas, dùng dung dịch NaOH 0,1 M và HCl 0,1 M để chuẩn pH dung dịch bằng 4. Cân 1 gam than tràm cho vào ống ly tâm chứa 50 mL dung dịch biogas có các mức nồng độ lần lượt là 1 mg/L; 5 mg/L; 10 mg/L; 20 mg/L; 40 mg/L; 50 mg/L; 100 mg/L; 200 mg/L; 250 mg/L; 400 mg/L. Hỗn hợp được lắc trên máy lắc ngang với tốc độ lắc 220 vòng/phút trong thời gian 15 phút. Sau đó, hỗn hợp được lọc bằng giấy lọc có kích thước lỗ 45 µm để tách than ra khỏi dung dịch. Hỗn hợp sau lọc được pha loãng từ 50-400 lần và đem phân tích nitrat bằng máy so màu quang phổ UV Hitachi- U2900. Lượng nitrat hấp phụ trên 1 gam than và hiệu suất hấp phụ được tính theo công thức (2) và (3) [7]. Mô hình Langmuir và Freundlich được sử dụng để phân tích dữ liệu thực nghiệm cho đường đẳng nhiệt hấp phụ. Các phương trình Langmuir và Freundlich có thể được viết như sau: Mô hình Langmuir: (4) Trong đó: q e(L) (mg/g) là dung lượng hấp phụ ứng với nồng độ C e ; q max (mg/g) là dung lượng hấp phụ cực đại đơn lớp; C e (mg/L) là nồng độ chất bị hấp phụ lúc cân bằng; b là hằng số cân bằng hấp phụ [6], [7]. Mô hình Freundlich: (5) Trong đó: q e(F) (mg/g) là dung lượng hấp phụ ứng với nồng độ C e ; k F là hằng số Freundlich đặc trưng cho khả năng hấp phụ của vật liệu đối với chất bị hấp phụ; n là tham số cường độ Freundlich, cho biết cường độ của động lực hấp phụ hoặc sự không đồng nhất bề mặt [6], [7]. tải về 0.93 Mb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|