Nghiên cứu điều chế than tre ứng dụng xử lý
một số kim loại nặng trong nước thải
nhà máy mạ Nguyễn Kim Hiển Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Luận văn ThS. ngành: Khoa học môi trường; Mã số: 60 85 02
Người hướng dẫn: PGS.TS. Lê Huy Du
Năm bảo vệ: 2012 Abstract. Nghiên cứu điều chế than hoạt tính từ tre. Đánh giá các tính chất đặc
trưng của than tre hoạt tính điều chế được. Nghiên cứu khả năng ứng dụng than tre
hoạt tính trong việc xử lý một số kim loại nặng có trong nước thải mạ.

Keywords. Khoa học môi trường; Điều chế than tre; Kim loại nặng; Nước thải; Ô
nhiễm nước Content
MỞ ĐẦU

Ngày nay, vấn đề ô nhiễm môi trường nói chung, ô nhiễm môi trường nước nói riêng
và các hậu quả kéo theo của nó đang ngày càng bức xúc và nhận được nhiều sự quan tâm của
nhân loại. Ô nhiễm môi trường nước ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cuộc sống và sự
phát triển bền vững của mỗi quốc gia. Trong đó, vấn đề bức bối nhất hiện của ô nhiễm môi
trường nước chính là vấn đề ô nhiễm bởi kim loại nặng. Các kim loại nặng xâm nhập vào môi
trường nước do các quá trình rửa trôi, do nước thải của các quá trình sản xuất công nông

1.1.4. Cấu trúc than hoạt tính
1.1.5. Những quy luật hấp phụ vật lý trên than hoạt tính
1.1.6. Động học hấp phụ
1.1.7. Sự hấp phụ trong dung dịch
1.2. Khái quát về nước thải mạ
1.2.1. Công nghệ mạ
1.2.2. Thành phần và tính chất nước thải mạ
1.2.2. ảnh hưởng của nước thải mạ đến môi trường và sức khoẻ con người.
1.2.3. Khái quát về các phương pháp xử lý nước thải mạ
Các nguyên liệu chứa các bon được chế biến một cách đặc biệt nhằm loại bỏ các chất
có nhựa và tạo ra các lỗ xốp trong chúng được gọi là than hoạt tính. Than hoạt tính có thành
phần chủ yếu là các bon (8590%), phần còn lại (515%) là các chất vô cơ [4, 5].
Than hoạt tính được điều chế từ các vật liệu khi đốt cháy cho ta các bon. Do vậy nguồn
nguyên liệu khá phong phú. Ví dụ các nguyên liệu có nguồn gốc động vật như các loại
xương, thịt, da. Nguyên liệu có nguồn gốc thực vật như các loại cây, các loại quả, sọ dừa, gỗ,
mạt cưa, có nguồn gốc từ than mỏ như than antraxit, than bùn, than nâu, than bán cốc, hoặc từ
các hợp chất hữu cơ polime, licnhin, dầu mỏ [4, 5, 6].
Than hoạt tính được phát hiện và nghiên cứu vào thời gian cuối thế kỷ XVIII. Trong
thế kỷ XIX than hoạt tính được sử dụng để lọc sạch khí và tẩy màu. Trong đại chiến thế giới
lần thứ nhất, lần đầu tiên than hoạt tính đã được sử dụng làm vật liệu lọc độc trong mặt nạ
phòng độc [4, 5, 15].
Hiện nay than hoạt tính đã được sử dụng rộng rãi hầu khắp mọi lĩnh vực khoa học, quân
sự và đời sống. Tuỳ theo mục đích sử dụng, hiện có một số loại than hoạt như sau: than lọc
khí hơi, than tẩy mầu, than lọc nước, than trao đổi ion ở dạng hạt đập, hạt ép hoặc dạng bột.
Ở Việt Nam đã sử dụng than hoạt tính từ thời Pháp thuộc. Thời đó ở Việt Nam có 3 nhà
máy đường, các nhà máy này đều sử dụng than hoạt tính để làm trắng đường. Lúc đó Việt
Nam chưa sản xuất được than hoạt tính, tất cả đều sử dụng than của Trung Quốc. Từ năm
1980 Việt Nam mới bắt đầu nghiên cứu chế tạo than hoạt tính. Công trình đầu tiên là của
trường đại học Bách Khoa sản xuất than từ bã mía ở Việt Trì và ở Vạn Điểm. Cả hai công
trình này đều chỉ hoạt động được một thời gian rồi hư hỏng. Sau này đại học Bách Khoa cũng

đồng thời làm bay hơi nước và một số hợp chất hữu cơ nhẹ tạo lỗ xốp ban đầu cho than.
Chính lỗ xốp này là đối tượng cho quá trình hoạt hoá than.
Đây là quá trình cháy để tạo các bon. Vì vậy trong lò cần có một lượng không khí nhất
định. Để tránh hiện tượng tro hoá người ta than hoá trong môi trường khí trơ, trong lò yếm
khí hoặc chân không. Nhiệt độ than hoá 350500
0
C trong khoảng thời gian 35120 phút tuỳ
vào nguyên liệu ban đầu. Nhiệt độ than hoá quá cao làm cho than bị trơ khó hoạt hoá. Thời
gian kéo dài lượng mất mát sẽ lớn, hiệu quả than hoá thấp [4, 5, 15].
1.1.3.2. Hoạt hoá
Vì sao phải hoạt hóa? Ta biết rằng quá trình hấp phụ xảy ra trên một chất hấp phụ được
quyết định bởi diện tích bề mặt riêng và tổng lỗ xốp mà trong đó vai trò của lỗ bé là chủ yếu.
Như vậy phải làm thế nào đó để diện tích bề mặt riêng và độ xốp tăng lên. Hoạt hoá là quá
trình bào mòn mạng lưới tinh thể các bon dưới tác dụng nhiệt và tác nhân hoạt hoá, tạo độ
xốp cho than một hệ thống lỗ có kích thước khác nhau, ngoài ra còn tạo các tâm hoạt động
trên bề mặt. Than ở dạng mới than hóa thì bề mặt riêng vào khoảng vài trăm m
2
/g, thể tích lỗ
khoảng 0,3cm
3
/g và chủ yếu là lỗ to. Nhưng sau khi hoạt hóa, diện tích bề mặt riêng có thể
lên tới 1000 đến trên 2000 m
2
/g, tổng thể tích lỗ đạt 1,2cm
3
/g, và chủ yếu lại là lỗ nhỏ.
1.1.4. Cấu trúc của than hoạt tính
1.1.4.1. Cấu trúc tinh thể
Theo các kết quả nghiên cứu Rơngen thì than hoạt tính gồm các vi tinh thể các bon. Các vi
tinh thể này tạo thành lớp, trong các lớp nguyên tử các bon sắp xếp thành hình 6 cạnh. Tuy

[4].
Theo Dubinin và Serpinski, khi hàm lượng oxy 23% thì phần được phủ bởi đơn lớp
oxy chiếm 4% diện tích bề mặt than hoạt tính. Một số tác giả khác cho rằng hàm lượng oxy
lớn (khoảng 12%) thì phần diện tích được phủ bởi đơn lớp oxy sẽ đạt 1920% [4, 5].
1.1.5. Những quy luật hấp phụ vật lý trên than hoạt tính
Đặc trưng cho sự hấp phụ vật lý của than hoạt tính là cơ chế lấp đầy lỗ bé. Cơ chế này
được mô tả bằng thuyết Polany - Dubinin. Ngoài ra sự hấp phụ còn xảy ra theo cơ chế ngưng
tụ mao quản và hấp phụ bề mặt.
1.1.5.1. Thuyết Polany-Dubinin
Thuyết này cho rằng trên bề mặt chất hấp phụ bao giờ cũng chứa một trường lực gọi là
trường hấp phụ. Độ lớn của trường được biểu thị bằng thế hấp phụ . Thế hấp phụ này tỷ lệ
nghịch với lập phương khoảng cách từ bề mặt. Trên bề mặt chất hấp phụ chứa nhiều mặt
đẳng thể.
Thuyết này áp dụng tốt cho những chất hấp phụ có nhiệt độ sôi cao [4, 5, 7]. Theo Dubinin,
trạng thái hơi hấp phụ trong lỗ bé giống trạng thái lỏng, vì rằng trong không gian của lỗ bé có
hiện tượng chồng trường, hơi chất hấp phụ bị nén.
1.1.5.2. Thuyết hấp phụ BET
Brunauer - Emmett - Teller đã đưa ra đưa ra học thuyết của dựa vào các giả thuyết sau
[7].
- Bề mặt chất hấp phụ đồng nhất về mặt năng lượng và sự hấp phụ xẩy ra đơn lớp.
- Phân tử chất bị hấp phụ và chất hấp phụ chỉ tương tác với nhau ở lớp thứ nhất, còn ở
các lớp sau được hình thành nhờ lực phân tử của chất bị hấp phụ giữa các lớp với nhau.
- Sự hấp phụ bao giờ cũng tiến tới trạng thái cân bằng hấp phụ.
1.5.3. Hấp phụ ở áp suất cao - Phương trình Kelvin
Khi áp suất tương đối khá lớn, sự hấp phụ xảy ra theo cơ chế ngưng tụ mao quản trong
các lỗ trung, lớp hấp phụ trên thành lỗ dầy lên, chạm vào nhau và khép kín lại thành mặt
khum lõm của chất lỏng bị hấp phụ.
.5.4. Thuyết hấp phụ Langmuir
Theo Langmuir trên bề mặt chất hấp phụ có những tâm hấp phụ gọi là những điểm cơ
bản. Các điểm cơ bản này có khả năng hấp phụ chỉ một phân tử chất bị hấp phụ hình thành

thể rắn và dung dịch - gọi là bề mặt dung dịch. Khi chất lỏng bị nén, quá trình hấp phụ của
một cấu tử sẽ kèm theo quá trình nhả hấp phụ của một cấu tử khác của dung dịch. Vì thế bề
mặt dung dịch được làm giàu lên và sự hấp phụ đó sẽ dễ dàng hơn trong các điều kiện cụ thể
[7,10].
Cơ sở của động lực học hấp phụ trong dung dịch:
Quá trình chuyển khối khi sự hấp phụ không phụ thuộc vào các điều kiện tiếp xúc của
chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, được thực hiện bằng phương pháp khuyếch tán phân tử từ
môi trường ngoài (khí, hơi, hay dung môi) lên bề mặt các hạt của chất hấp phụ (gọi là
khuyếch tán ngoài) và khuyếch tán các phân tử từ bề mặt ngoài của các hạt này vào tâm của
nó theo kênh của các lỗ xuyên qua hạt có tiết diện khác nhau (gọi là khuyếch tán trong)
[7,10].
Tốc độ tổng cộng của quá trình này được xác định bởi một trong hai dạng khuyếch tán
trên.
Nghiên cứu những quy luật động lực học hấp phụ trong dung dịch được bắt từ việc xác
định giai đoạn chậm nhất của quá trình chuyển khối với những điều kiện cho trước.
Sự chuyển khối môi trường bao quanh hạt chất hấp phụ dẫn đến sự chuyển dịch chất
trong dung dịch lên bề mặt hạt dưới tác động của sự phân bố nồng độ không đều, mà nồng
độ này xuất hiện khi một lượng chất nào đó bị các hạt hâp phụ từ ranh giới của chất lỏng.
Sự chuyển khối bên trong cáchạt xốp trên chất hấp phụ gây nên sự phân bố nồng độ
không đồng nhất. Trong các lỗ lớn sự chuyển khối được thực hiện bằng cách khuyếch tán
phân tử vào chất lỏng bên trong lỗ và khuyếch tán các phân tử bị hấp phụ trong các lỗ trung,
lỗ nhỏ.
Tốc độ hấp phụ trong dung dịch được tính theo sự giảm nồng độ theo thời gian.
1.2. Khái quát về nƣớc thải mạ
1.2.1. Công nghệ mạ
Hiện tại, chúng ta đang tập trung phát triển các ngành công nghiệp phụ trợ, trong đó
kỳ vọng đặc biệt vào ngành gia công kim loại. Do vậy, nhu cầu gia công mạ kim loại ngày
càng lớn và cũng từ đó việc xử lý nước thải trong gia công mạ - một yếu tố có nhiều khả năng
phá hủy môi trường, là hết sức cần thiết và cần được giải quyết triệt để.
.2.2. Thành phần và tính chất nước thải mạ

2.2.5. Phương pháp xác định khả năng hấp phụ một số kim loại trong nước thải mạ
của than hoạt tính
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Với mục đích điều chế vật liệu hấp phụ từ tre, nguồn tài nguyên rẻ, dồi dào phong phú
sẵn có trong nước, ứng dụng để xử lý môi trường nước. Dựa trên cơ sở tổng kết các tài liệu
tham khảo trong ngoài nước về phương pháp điều chế, khả năng ứng dụng cùng với những
điều kiện thực tế ở nước ta, đối tượng nghiên cứu được đặt ra là:
- Điều chế than hoạt tính từ tre.
- Khảo sát, đánh giá các tính chất đặc trưng của than hoạt tính được điều chế từ tre.
- Khảo sát khả năng hấp phụ một số kim loại nặng( Cu, Ni, Zn) trong nước thải mạ
của than hoạt tính điều chế được.
2. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1 Phương pháp điều chế than hoạt tính từ tre
2.2.1.1. Phương pháp than hoá
Tre được chọn là tre già cứng, được cưa ngắn ra thành từng đoạn 10cm, được chẻ mảnh
ra 2cm, sau đó cho vào lò than hoá. Quá trình than hoá được tiến hành trong lò nung yếm khí
của trung tâm công nghệ xử lý môi trường Bộ Tư Lệnh Hóa học. Đây là loại lò quay theo
công nghệ của Trung Quốc (lò quay SRJK-5-9S). Lò được cấp nhiệt bằng điện qua 2 thớt trên
và dưới, có thể kéo và nâng thớt trên lên cao bằng hệ thống xích tời để đưa vào và lấy ra ống
lò. Lò có thể than hóa và hoạt hóa.
2.2.1.2. Phương pháp hoạt hoá
Tiến hành trong lò quay công nghệ Trung Quốc (lò SRJK - 5- 9S) của trung tâm công
nghệ xử lý môi trường Bộ Tư Lệnh Hóa học.
2.2.2. Phương pháp kế hoạch hoá thực nghiệm
Phương pháp kế hoạch hóa thực nghiệm là phương pháp nghiên cứu trong quy hoạch
thực nghiệm sử dụng trong nghiên cứu thực nghiệm hiện đại, Quy hoạch thực nghiệm là tập
hợp các tác động nhằm đưa ra chiến thuật làm thực nghiệm từ giai đoạn đầu đến kết thúc quá
trình nghiên cứu đối tượng, trong điều kiện đã hoặc chưa hiểu biết đầy đủ về cơ chế của đối
tượng.
2.2.3. Phương pháp thống kê toán học

3
) được xác định
trên thiết bị Geo Pye 1360, version 3.01 của Hãng Micromeritics Instrument Corporation
(USA).
2.2.4.5. Tỷ trọng thực
Tỷ trọng thực là khối lượng một đơn vị thể tích than không chứa lỗ xốp và thể tích
khoảng trống giữa các hạt than. Tỷ trọng thực (g/cm
3
) được xác định theo phưong pháp nạp
He trên thiết bị Accupyc Pycnometer 1330, version 3 của Hãng Micromeritics Instrument
Corporation (USA).
2.2.4.7. Xác định khả năng hấp phụ vật lý của than
Thường xác định khả năng hấp phụ của than hoạt với C
6
H
6
và tiến hành trên cân hấp
phụ động học Mark-Bell theo phương pháp Rubinstein.
2.2.5. Phương pháp xác định khả năng hấp phụ một số kim loại (Cu, Ni, Zn) trong nước
thải mạ của than hoạt tính
2.2.5.1. Phương pháp đường chuẩn
Cơ sở của phương pháp phân tích định lượng các chất theo phổ hấp thụ nguyên tử là
dựa vào mối quan hệ giữa cường độ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên tố và
nồng độ của nguyên tố phân tích trong mẫu theo biểu thức:
D

= k.L.C
b

Trong đó: - D

3.3.4. Tính toán dung lượng hấp phụ cực đại
3.3.5. Khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt đến khả năng hấp phụ của than
3.3.6. Khảo sát khả năng hấp phụ của than điều chế được đối với một số kim loại
nặng(Cu, Zn, Ni) trong nước thải mạ
3.1. Điều chế than hoạt tính
3.1.1. Xác định hàm ẩm của nguyên liệu
Hàm ẩm của tre chính là hàm lượng hơi nước có trong nguyên liệu tre, được xác định
bằng cách cắt nhỏ tre thành miếng nhỏ, cân một lượng xác định trên cân kỹ thuật, đem sấy
khô ở nhiệt độ 105
0
C đến trọng lượng không đổi, sau đó cân lại và tính kết quả.
3.1.2. Quá trình than hoá
Nhiệt độ than hoá 3504000C trong khoảng thời gian 35120 phút tuỳ vào nguyên liệu
ban đầu. Nhiệt độ than hoá quá cao làm cho than bị trơ khó hoạt hoá. Thời gian kéo dài lượng
mất mát sẽ lớn, hiệu quả than hoá thấp.
Hiệu suất quá trình than hoá phụ thuộc vào nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng thì hiệu suất
giảm do các chất hữu cơ nhẹ trong nguyên liệu phân huỷ, một phần bị oxy hoá tạo thành CO
và CO
2
. Quá trình này khi ở nhiệt độ 400
o
C không còn khói bay ra khỏi lò, thời gian mất
khoảng 90 phút. Nhiệt độ tiến hành khảo sát ở 350, 400, 450, 500
0
C.
3.1.3. Áp dụng phương pháp kế hoạch hóa thực nghiệm nghiên cứu tối ưu một số
yếu tố hoạt hoá trong quá trình điều chế than hoạt tính từ tre
Cơ chế quá trình hoạt hoá bằng hơi nước than hoạt tính từ tre cũng tương tự các nguyên
liệu khác đã trình bày phần tổng quan. Để xác lập các cơ sở khoa học và các điều kiện công
nghệ tối ưu của quá trình hoạt hoá, để chế tạo được than hoạt tính từ tre có chất lượng, cần

3.2.2.1. Khả năng hấp phụ của than với hơi benzen
Để xác định các thông số đặc trưng của than điều chế được: diện tích bề mặt, độ hấp
phụ cực đại, áp dụng phương pháp hấp phụ và giải hấp phụ đẳng nhiệt benzen trên cân hấp
phụ động Mac - Bell.
Khả năng hấp phụ của than với C
6
H
6
được xác định bằng phương pháp cân thạch anh
xoắn Mark-Bell theo phương pháp Rubinstein.
Từ phương pháp này có thể tính được thông số của than: diện tích bề mặt, cấu trúc lỗ
nhỏ và khả năng hấp phụ của than đo được.

Bảng 3.6. Tính chất đăc trưng của than hoat tính

STT
Chỉ tiêu
Đơn vị đo
Giá trị đo
1
Độ thiêu đốt
%
29
2
Độ tro
%
3,23,8
3
Độ bền mài mòn
%

/g

1133,7454
.

3. Xác định khả năng hấp phụ một số kim loại trong nƣớc thải mạ(Cu, Ni, Zn) của than
3.3.1. Xây dựng đường chuẩn

(a)Đường chuẩn Cu (b) Đường chuẩn Ni

(c) Đường chuẩn Zn
Hình 3.5: đường chuẩn dùng để xác định nồng độ các kim loại

3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng hấp phụ của than đối
với một số kim loại nặng(Cu, Ni, Zn) trong nước
Cách tiến hành:
Pha dung dịch mẫu gốc( giả dung dịch nước thải mạ) với nồng độ các kim loại Cu,
Zn, Ni là 10mg/l.
Than hoạt tính được nghiền thành bột sau 1h, sấy khô trong 30 phút ở nhiệt độ 105
0
C.
Chuẩn bị 7 bình tam giác 250ml, cân than cho vào các bình với khối lượng than là 1000mg.
Cho vào mỗi bình đã chuẩn bị 50ml dung dịch Cu đã pha ở trên. Điều chỉnh pH dung dịch
trong khoảng khảo sát từ 3 đến 6 bằng cách thêm dung dịch NaOH hoặc HCl
Bảng 3.7: Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng hấp phụ
của than đối với Cu

stt
Lượng than
(mg)

72.35
5
1002
5
10.93
2.84
74.02
6
1000
5.5
10.91
2.70
75.25
7
1001
6
10.87
2.94
72.29

Từ bảng 3.8 ta xây dựng được đường cong thực nghiệm mô tả quy luật sự ảnh hưởng
của pH đến hiệu suất hấp phụ của than đối với ion kim loại Cu trong nước thải mạ nghiên cứu
như sau:

Hình 3.6. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ của than đối với Cu
Đối với Zn: Kết quả thực nghiệm trình bảng ở bảng sau:
Bảng 3.8: Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng hấp phụ
của than đối với Zn

stt

10.13
4.17
58.83
5
1006
5
10.14
3.98
60.75
6
1003
5.5
10.09
4.19
58.47
7
1001
6
10.14
4.26
57.99

Từ bảng 3.9 ta xây dựng được đường cong thực nghiệm mô tả quy luật sự ảnh hưởng
của pH đến hiệu suất hấp phụ của than đối với ion kim loại Ni trong nước thải mạ nghiên cứu
như sau:

Hình 3.7. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ của than đối với Zn

Đối với Ni: Kết quả thực nghiệm trình bảng ở bảng sau:
Bảng 3.9: Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng hấp phụ

4
1001
4.5
9.92
5.32
46,37
5
1005
5
9.79
5.15
47,40
6
1003
5.5
9.79
4.97
49,23
7
1002
6
9.85
5.08
48,43

Từ bảng 3.9 ta xây dựng được đường cong thực nghiệm mô tả quy luật sự ảnh hưởng
của pH đến hiệu suất hấp phụ của than đối với ion kim loại Ni trong nước thải mạ nghiên cứu
như sau:

Hình 3.8. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ của than đối với Ni

Ni
Nồng độ
(mg/l)
Hiệu suất
(%)
Nồng độ
(mg/l)
Hiệu suất
(%)
Nồng độ
(mg/l)
Hiệu suất
(%)
0
10.93
0
10.14
0
9.79
0
10
6.65
39.16
7.87
22.37
8.73
10.84
20
5.96
47.98

5.15
47.40
300
2.57
76.53
3.92
61.30
5.10
47.92

Từ bảng kết quả 3.11 ta xây dựng được đường cong thực nghiệm mô tả quy luật sự ảnh
hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất hấp phụ các kim loại nghiên cứu.

Hình 3.9 Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất hấp phụ của than đối với các kim
loại nghiên cứu.

Nhận xét: Hiệu suất hấp phụ của than đối với các kim loại trong nước tăng theo thời
gian, trong khoảng 60 phút đầu tiên tăng rất nhanh sau đó chậm dần và đạt trạng thái cân
bằng sau khoảng 180 phút. Điều này cho thấy sự phụ thuộc của quá trình hấp phụ vào thời
gian phản ứng đạt trạng thái cân bằng. Trong luận văn chọn thời gian đạt trạng thái cân bằng
tốt nhất cho cả 3 kim loại Cu, Zn, Ni là 180 phút.

3.3.4. Tính toán dung lượng hấp phụ cực đại của than điều chế được đối với các kim
loại Cu, Zn, Ni trong nước
Sau khi xác định được môi trường pH tối ưu cho các quá trình hấp phụ của than đối
với các kim loại cũng như xác định được thời gian thiết lập trạng thái cân bằng của quá trình
hấp phụ, chúng tôi tiến hành tính toán dung lượng hấp phụ cực đại của than điều chế được
đối với một số kim loại trong nước thải mạ. Dựa vào lý thuyết Langmuir để tìm ra phương
trình mô tả thích hợp cho các quá trình hấp phụ của than đối với các kim loại nghiên cứu, từ
đó tính được dung lượng hấp phụ cực đại của than đối với từng kim loại. Điều này có ý nghĩa

2.15
4
5000
0.64
0.72
1.09

Áp dụng các công thức (2.15) và (2.16) ta tính được dung lượng hấp phụ cực đại a
max

và hằng số Langmuir đối với từng kim loại, kết quả được trình bày ở bảng sau: Kim loại
Dung lượng hấp phụ cực đại a
max

Hằng số Langmuir K
L

Cu
3,64
11,11
Zn
1,18
3,85
Ni
0.75
3.7
Bảng 3.12. So sánh dung lượng hấp phụ cực đại amax và hằng số Langmuir K

Nồng
độ Cu
Nồng
độ Zn

Nồng
độ Ni M
10
10.94
10.14
9.79 M
6
0
10.94
10.14
9.79
500
4.75
M
240
10.94
10.14
9.79 M
360
10.94
10.14
9.79
500
3.91
5.37
6.37
500
3.56
4.94
6.11
1000
2.32

3.3.6. Khảo sát khả năng hấp phụ của than điều chế được đối với một số kim loại
nặng(Cu, Zn, Ni) trong nước thải mạ
Nước thải mạ được lấy ở xưởng mạ của nhà máy Z117 thuộc cục công nghiệp quốc
phòng, địa chỉ tại Đông Anh - Hà Nội. Qua phân tích cho thấy, nước thải chứa chủ yếu là Cr,
Ni, Cu, Zn, Fe Hiện tại nhà máy đã có hệ thống xử lý nước thải, trong đó nước thải của quá
trình mạ crom được thu gom để xử lý riêng. Do đó, trong luận án chúng tôi chỉ tiến hành
phân tích các kim loại Cu, Zn, Ni.
Để khảo sát khả năng xử lý các kim loại nghiên cứu trong nước thải mạ ta tiến
hành như sau: cân chính xác 20g than hoạt tính đã nghiền nhỏ sau 1 giờ cho vào buret 25ml
để chế tạo cột hấp phụ. Sau đó cho 500ml dung dịch nước thải mạ qua cột hấp phụ với tốc độ
5ml/phút. Dung dịch sau khi chảy qua cột đem phân tích bằng máy quang phổ hấp phụ
nguyên tử, tiến hành thí nghiệm lặp lại 3 lần trên 3 cột khác nhau, thu được kết quả như sau:
Bảng 3.18: Nồng độ các kim loại nghiên cứu trong nước thải mạ nhà máy Z121 sau
khi qua cột hấp phụ
Kim
loại
Lần 1
Lần 2
Lần 3
QCVN
24/2009
BTNMT
(Cột B)
Nồng
độ(mg/l)
Hiệu
suất(%)
Nồng
độ(mg/l)
Hiệu

Nhận xét: Các kết quả thu được cho thấy nồng độ các kim loại đã giảm đi rất nhiều và đều
thoả mãn QCVN 24/2009 BTNMT. Như vậy hiệu quả sử dụng than để xử lý các kim loại Cu,
Zn, Ni trong nước thải mạ là rất tốt, hiệu suất xử lý cao. Kết quả thu được ở trên cho thấy
than điều chế được có thể ứng dụng trong thực tế để xử lý một số kim loại nặng trong nước
thải mạ. KẾT LUẬN

1. Đã điều chế được than hoạt tính đi từ nguyên liệu tre. Đã áp dụng phương pháp kế
hoạch hoá thực nghiệm để nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố nhiệt độ, thời gian hoạt hoá,
tốc độ hơi nước đến chất lượng của than hoạt tính. Đã đưa ra được biểu thức toán học mô tả
đúng thực chất vai trò của các yếu tố công nghệ nói trên trong quá trình điều chế than.
2. Đã khảo sát các thông số của nguyên liệu như: hàm ẩm, độ tro, độ thiêu kết vv. Kết
quả cho thấy tre là nguyên liệu tốt, phù hợp để sản xuất than hoạt tính.
3. Đã điều chế được than hoạt tính đi từ nguyên liệu tre. Đã đo đạc, xác định được chất
lượng than hoạt tính điều chế được, kết quả đánh giá cho thấy than có diện tích bề mặt riêng
lớn, có khả năng hấp phụ cao, có thể tích lỗ xốp nhiều có thể đáp ứng được yêu cầu làm vật
liệu xử lý nước.
4. Đã khảo sát và xác định quy luật ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường lên khả
năng hấp phụ của than hoạt tính điều chế được đối với 3 kim loại Cu, Ni, Zn trong dung dịch
nước thải mạ: pH môi trường, thời gian phản ứng. Kết quả cho thấy: khả năng hấp phụ của
than đối với các kim loại Cu, Ni, Zn trong dung dịch tốt nhất trong pH môi trường từ 4,5 đến
5,5. Thời gian đạt trạng thái cân bằng tốt nhất cho cả 3 kim loại là 180 phút.
5. Đã thiết lập được các phương trình đẳng nhiệt hấp phụ theo lý thuyết Langmuir của
quá trình hấp phụ các kim loại Cu, Zn, Ni trong nước bằng than hoạt tính. Trên cơ sở đó tính
được các tham số đặc trưng như hằng số Langmuir hay dung lượng hấp phụ cực đại của than
đối với từng kim loại nghiên cứu. Kết quả cho thấy phương trình đẳng nhiệt Langmuir là phù
hợp để xử lý số liệu thực nghiệm cũng như tính toán các thông số công nghệ xử lý các kim
loại Cu, Zn, Ni trong nước bằng phương pháp hấp phụ.

Nam.
7. Nguyễn Đình Hoà (1997), Điều chế than hoạt tính từ gáo dừa để hấp phụ các hợp
chất phênol trong nước. Luận văn Thạc sỹ. Hà Nội 1997
8. Lê Đức Ngọc (2001), Giáo trình xử lý số liệu và kế hoạch hóa thực nghiệm. Nhà xuất
bản Đại học quốc gia Hà Nội.
9. Hoàng Hữu Như (1972), Phương pháp toán học xử lý các kết quả thực nghiệm. NXB
ĐH&THCN. Hà nội.
10. Nguyễn Hữu Phú (1998), Hấp phụ và xúc tác trên bề mặt vật liệu vô cơ. Nhà xuất
bản KHKT. Hà Nội.
11. Hoàng Hữu Như (1972), Phương pháp toán học xử lý các kết quả thực nghiệm. NXB
ĐH&THCN. Hà nội.
12. Trần Quang Sáng (2002), Nghiên cứu than hoạt tính từ tre dùng xử lý amoni trong
nước. Luận văn thạc sỹ.
13. Nguyễn Văn Sơn (2006), Nghiên cứu than hoạt tính từ tre dùng để hấp phụ dung môi
hữu cơ. Luận văn thạc sỹ.
14. Phạm Ngọc Thanh (1987), Nghiên cứu sản xuất than hoạt tính từ phế liệu thực vật.
Báo cáo đề tài cấp bộ, Trường đại học Bách khoa Hà Nội.
15. Phạm Ngọc Thanh (1986), Nghiên cứu sản xuất than hoạt tính từ nguyên liệu trong
nước. Luận án phó tiến sỹ. Hà Nội
16. Trịnh Thị Thanh, Trần Yêm, Đồng Kim Loan (1998) Công nghệ môi trường. Nhà
xuất Bản Đại học Quốc gia Hà nội.
Tài Liệu Tiếng Anh
17. Abdo M.S. (1997), “Removal of phenol from aqueous solutions by mixed adsorbents:
Maghara coal and activated carbon”, J. Environ. Sci heath
18. Fewu, RL Tseng (1999), “Preparation of activeted carbon from bamboo and there
adsorprion abilities for dyes and phenol”, one of environmental science and health
part.
19. Gregg S.J; Sing K.F (1967). Adsortion surface area and porosity. London-NewYork.
Acad. Pr.
20. Hassler J.W.(1963), “Activated carbon”, Chem. Publ comp. inc. NewYork,pp 34-36.