ĐẶT VẤN ĐỀ
Mai Dƣơng (Mimosa pigra L.) là một loài cây bụi, mọc dày đặc và rất
nhiều gai cứng, đƣợc xem là một trong các loài ngoại lai xâm hại ở nhiều
quốc gia trên Thế giới trong đó có Việt Nam. Cây Mai Dƣơng mọc tràn lan,
khó kiểm soát và tiêu diệt. Làm thay đổi thảm thực vật, gây tác hại đến hệ
động vật ở những vùng nó xâm lấn. Hầu nhƣ có rất ít loài thực vật có thể mọc
đƣợc dƣới tán Mai Dƣơng, việc mọc dày đặc còn cản trở việc đi lại của con
ngƣời, động vật và gia súc chăn thả. Sự xâm hại của Mai Dƣơng sẽ làm giảm
hoặc tuyệt chủng các loài bản địa, suy giảm sự đa dạng sinh học. Đã có rất
nhiều biện pháp để kiểm soát Mai Dƣơng nhƣ cơ giới (cắt, nhổ,...), vật lý
(đốt...), hóa học (thuốc diệt cỏ...) và biện pháp tổng hợp (phối hợp các biện
pháp trên). Tuy nhiên, mỗi biện pháp có những khó khăn riêng và hầu nhƣ
chƣa có biện pháp nào ngăn chặn hoàn toàn sự xâm lấn của cây Mai Dƣơng.
Cùng với sự suy giảm đa dạng sinh học do các loài ngoại lai gây ra, tình
hình ô nhiễm môi trƣờng, đặc biệt là ô nhiễm môi trƣờng nƣớc cũng trở nên
nghiêm trọng. Sự phát thải của các ngành công nghiệp nhƣ chế biến thực
phẩm, công nghiệp dệt nhuộm... hay khai thác khoáng sản, mạ... đã làm cho
vấn đề ô nhiễm môi trƣờng nƣớc bởi các hợp chất hữu cơ và kim loại nặng trở
thành vấn đề cấp bách. Những vấn đề này sẽ ảnh hƣởng trực tiếp đến chất
lƣợng cuộc sống cũng nhƣ sự phát triển bền vững của mỗi quốc gia.
Chiến lƣợc bảo vệ Môi trƣờng Quốc gia của Việt Nam đã xác định mục tiêu
đến năm 2020 phải hình thành và phát triển ngành công nghiệp tái chế chất
thải. Nghiên cứu xử lý màu, chất hữu cơ và kim loại nặng trong nƣớc thải
bằng các vật liệu hấp phụ giá thành thấp, thân thiện với môi trƣờng, đƣợc chế
tạo từ các chất thải, vật liệu có trong tự nhiên đang là vấn đề đƣợc nhiều tác
giả nghiên cứu thực hiện trên Thế giới.
Có nhiều phƣơng pháp khác nhau để xử lý nƣớc thải của các ngành công
nghiệp trên, trong đó phƣơng pháp hấp phụ bằng than hoạt tính là phƣơng
pháp có hiệu quả cao và đƣợc ứng dụng rộng rãi.
1


Mimosa Pigra L. là loài cây bụi mọc nơi đất trống, ẩm ƣớt của vùng
nhiệt đới. Thân màu xanh lúc còn nhỏ và dần trở nên thân gỗ với độ dài đến
3m và phân bố ngẫu nhiên. Lá màu xanh sáng, lá kép dài 20-25cm, gồm 15
cặp lá đơn mọc đối, dài khoảng 5 cm, với phiến lá không cuống, dạng thon
hẹp, lá xếp lại khi bị va chạm hoặc vào ban đêm. Hoa nhỏ màu tím hoặc hồng,
dạng tia và chụm lại từng nhóm thành một đầu tròn có đƣờng kính 1- 2cm.
Phát hoa mọc trên một trục dài 2- 3 cm với hai trong mỗi nách lá, trong khi đó
vành có 4 cánh với 8 bao phấn màu hồng. Trái có lông rất dày đặc, có từ 2025 hạt, trái mọc thành từng chùm trên nách lá, trái dài 6,5-7,5 cm, và rộng từ
0,7-1cm. Trái chuyển sang màu nâu khi chín, gảy ra thành từng phần nhỏ
mang 1 hạt. Hạt có màu nâu hoặc xanh ô liu, dẹp, bầu tròn, dài 4-6mm và
rộng 2 mm (Walden et al., 1999) [6], [19], [25], [28].
1.1.2. Ph n

v sinh th i

Cây Mai Dƣơng có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới châu Mỹ từ Mexico qua
Trung Mỹ đến Bắc Argentina, và nay đã lan rộng khắp vùng nhiệt đới
(Chopping, 2004; Lonsdale, 1992). Hiện nay, cây Mai Dƣơng là cỏ dại ở Mỹ,
Úc, Malaysia, Myanmar, Lào, Thái Lan, Campuchia và Việt Nam (Trần Văn
Hiến, 2006; Lonsdale và cộng sự, 1995).
Khí hậu nhiệt đới với hai mùa khô và mƣa rất thích hợp cho cây Mai
Dƣơng tăng trƣởng. Mai Dƣơng bành trƣớng rất nhanh ở nơi đất trống, sống
3


đƣợc ở những vùng có lƣợng mƣa thấp hơn 750mm hoặc cao hơn 2250mm và
chịu đƣợc ngập nƣớc trong thời gian dài. Cây Mai Dƣơng không kén đất,
nhƣng thƣờng mọc ở nơi ẩm ƣớt nhƣ đồng bằng ven sông, ven biển tạo nên
thảm bụi cao dày đặc. Nó tạo thành tầng cây rậm rạp che bóng không cho hột
của các cây bản địa nảy mầm, nó có rất ít loài thiên địch, và ít bị ảnh hƣởng

Theo số liệu của Phòng Nghiên cứu Khoa học và Môi trƣờng, những
năm 1984-1985, Vƣờn Quốc gia Tràm Chim chỉ có vài bụi Mai Dƣơng xuất
hiện. Năm 1999, diện tích bị Mai Dƣơng xâm lấn khoảng 150 ha. Đến năm
2000, loài cây này đã lây lan và chiếm một diện tích gần 1000 ha. Vào đầu
năm 2004, con số này đã là 1500 ha. Với tốc độ nhanh nhƣ vậy, nếu không
sớm đƣa những biện pháp diệt trừ Mai Dƣơng, có thể nó sẽ xâm lấn toàn hệ
sinh thái của Vƣờn Quốc gia [5], [30].
1.1.4. Hiểm họa từ cây Mai Dương
Với sự tăng trƣởng và phát triển nhanh chóng, cây Mai Dƣơng hiện
đang xâm lấn mạnh các khu bảo tồn đất ngập nƣớc ở Úc, Thái Lan, Mỹ
(Florida) và châu Phi. Ở Úc, 450 km2 đồng bằng ngập lũ và đầm lầy đã bị cây
Mai Dƣơng bao phủ. Những nơi có cây Mai Dƣơng mọc dày đặc, các loài
chim, bò sát, thực vật thân thảo, và cây mầm của các loài cây khác ít hơn ở
thảm thực vật bản địa, rất ít loài thực vật có thể mọc đƣợc dƣới tán Mai
Dƣơng. Cây Mai Dƣơng là mối đe dọa ngành chăn nuôi, nhất là chăn nuôi
trâu, bò, khi bị mắc kẹt trong bụi Mai Dƣơng th khó có thể tự đi ra đƣợc.
Động vật bậc cao hầu nhƣ không ăn lá cây Mai Dƣơng ngay cả khi hiếm thức
ăn. Theo Miller, 2004, lƣợng Axit amin Mimosine đƣợc ly trích từ cây Mai
Dƣơng ở nồng độ 0,2% trọng lƣợng khô của lá có thể gây độc với nhiều loài
động vật bậc cao [6], [28].
Hơn nữa, sự phát triển của loài Mai Dƣơng cũng giới hạn dòng chảy
sông ngòi, làm ảnh hƣởng đến ngƣ dân, du lịch và giao thông thủy [24].
Hiện nay, ở Việt Nam, sự xâm lấn của cây Mai Dƣơng đang trở thành
mối hiểm họa đối với những vùng ngập nƣớc, các hồ chứa nƣớc, đặc biệt ở
những vƣờn quốc gia nhƣ Vƣờn Quốc gia Tràm Chim, Cát Tiên, U Minh
Thƣợng... Loài Mai Dƣơng đã trở thành một thảm họa đối với các khu bảo tồn
5


và đang xâm lấn mạnh các vùng miền Bắc nhƣ Vĩnh Phú, Hƣng Yên,..., miền

thành công để ngăn chặn sự xâm lấn của cây Mai Dƣơng khi chúng còn mọc
6


rải rác (Siriworakul & Schultz,1992).
- Biện pháp đốt: thƣờng chỉ áp dụng sau khi cắt hay đã sử dụng thuốc trừ
cỏ để làm tăng tỷ lệ chết của cây. Tuy nhiên, sẽ kích thích cho hạt nảy mầm
nhiều hơn. Bên cạnh đó cũng có thể xảy ra rủi ro cháy rừng khi triển khai trên
diện rộng.
- Biện pháp hoá học: phun thuốc diệt cỏ, đƣa thuốc vào đất... đã đƣợc sử
dụng để diệt trừ Mai Dƣơng ở Mexico, Costa-Rica, Australia và Thái Lan vào
những năm 70 - 80 của thế kỷ XX. Cho đến nay, nó đƣợc coi là biện pháp có
hiệu quả phòng trừ cao, triệt để và kinh tế nhất, do đó nó đƣợc ứng dụng rộng
rãi ở nhiều nƣớc trên thế giới.
- Biện pháp sinh học: Ngƣời ta đã tiến hành điều tra nguồn ký sinh thiên
địch của cây Mai Dƣơng tại vùng bản xứ của nó nhƣ Brazil, Mexico,
Venezuela, sau đó du nhập và nhân thả ở các vùng bị nhiễm Mai Dƣơng. Hiện
nay, ở Úc đã nghiên cứu và nhân thả đƣợc 14 tác nhân sinh học có khả năng
ứng dụng để trừ cây Mai Dƣơng, nhƣng trong đó chỉ có 2 loài loài có khả
năng năng hạn chế tốt cây Mai Dƣơng là sâu đục thân Carmenta mimosae
đƣợc nhân thả ở Úc năm 1989, ở Thái Lan 1991; và sâu đục ngọn Neurostrota
gunniell đƣợc thả ở Úc năm 1989 (Julien, 1992; Forno, 1991). Trong đó loài
sâu đục thân Carmenta mimosae đã đƣợc tổ chức CSIRO hỗ trợ để nhân thả ở
Việt Nam từ 1995-1997. Hai loài mọt đục hạt Mai Dƣơng là Acanthosce lides
puniceus và A. quadridentatus cũng đã đƣợc nhân thả thành công ở Úc và
Thái Lan.
Bên cạnh các loài côn trùng, hƣớng nghiên cứu sử dụng các loài nấm gây
hại cho Mai Dƣơng dƣới dạng phòng trừ cổ điển và thuốc trừ cỏ sinh học
cũng đang đƣợc quan tâm nghiên cứu và ứng dụng ở nhiều nƣớc đặc biệt là
Úc và Thái Lan. Cho đến nay, loài nấm có triển vọng nhất đã đƣợc xác định

Mai Dƣơng và bảo vệ môi trƣờng. Việc sử dụng loài ngoại lai xâm lấn làm
nguyên liệu để sản xuất than hoạt tính là hƣớng nghiên cứu rất mới, không chỉ
mang lại nhiều ý nghĩa về sinh thái và bảo vệ môi trƣờng mà còn tạo tiền đề
cho các nghiên cứu tƣơng tự tiếp tục hoàn thiện và ứng dụng vào thực tiễn.

8


1.2. Than hoạt tính
1.2.1. Định nghĩa
Có rất nhiều định nghĩa về than hoạt tính, tuy nhiên có thể nói chung
rằng than hoạt tính là một dạng của cacbon đã đƣợc xử lý để mang lại một cấu
trúc rất xốp, do đó có diện tích bề mặt rất lớn.
Theo Wikipedia Than hoạt tính (Activated Carbon) là một chất gồm chủ
yếu là nguyên tố carbon ở dạng vô định hình (bột), một phần nữa có dạng tinh
thể vụn grafit. Than hoạt tính có diện tích bề mặt ngoài rất lớn nên đƣợc ứng
dụng nhƣ một chất lý tƣởng để lọc hút nhiều loại hóa chất [27].
Than hoạt tính có thành phần chủ yếu là cacbon, chiếm từ 85 đến 95%
khối lƣợng. Phần còn lại là các nguyên tố khác nhƣ hydro, nito, lƣu huỳnh,
oxi,... có sẵn trong nguyên liệu ban đầu hoặc mới liên kết với cacbon trong
quá trình hoạt hóa, thông thƣờng là: 88% C; 0,5% H; 0,5

N; 1

S và 6-7

O. Tuy nhiên, có thể thay đổi thành phần phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu
ban đầu và cách điều chế.
Than hoạt tính là chất không độc (kể cả một khi đã ăn phải nó), sau khi
sử dụng có thể tái sinh (làm sạch hoặc giải hấp phụ) và có thể sử dụng hàng

đƣợc giá trị từ 1900-2000kg/m3. Khối lƣợng riêng của than hoạt tính đƣợc
tính toán theo hằng số mạng tinh thể nhận giá trị từ 2180-2160kg/m3.
Than hoạt tính dạng bột là các hạt nằm ở sát bên nhau và ở các góc
cạnh, các cung là không khí vì thế khối lƣợng riêng của nó nhỏ hơn nhiều và
dao động từ 80-300kg/m3 phụ thuộc vào mức độ phát triển cấu trúc của than.
Than có cấu trúc càng lớn khoảng trống giữa các cấu trúc càng nhiều và giá
trị khối lƣợng riêng càng nhỏ [9].
1.2.3.2. Đặc trưng về mặt hóa học
Trong tinh thể khối của hạt than hoạt tính các nguyên tử cácbon nằm ở
mặt ngoài (nguyên tử cácbon cạnh hoặc mép) có mức độ hoạt động hoá học
lớn và vì vậy nó là trung tâm của các quá trình ôxy hoá tạo cho bề mặt than
hàng loạt các nhóm hoạt đọng hoá học khác nhƣ nhóm hydroxyl, cácbônyl,
xêtôn... Ngoài Cacbon trong thành phần hoá học của than hoạt tính còn có
10


hydro, lƣu huỳnh, ôxy và các khoáng chất khác. Các nguyên tử này đƣợc đƣa
vào than hoạt tính cùng với nguyên liệu đầu và trong quá trình ôxy hoá. Sự có
mặt của các hợp chất chứa ôxy trên bề mặt than hoạt tính đƣợc chính minh
bằng phản ứng axít huyền phù trong nƣớc của than hoạt tính. Sự có mặt của
các khoáng chất trong than hoạt tính cho phản ứng kiềm yếu.
Sự có mặt các nhóm phân cực trên bề mặt than hoạt tính là yếu tố quan
trọng quyết định khả năng tác dụng hóa học, lý học của than hoạt tính với các
nhóm phân cực, liên kết đôi có trong mạch đại phân tử [9], [25].
1.2.4. Khả năng hấp phụ của than hoạt tính
Hấp phụ là một quá trình mà một chất rắn đƣợc sử dụng để loại bỏ các
chất hòa tan ra khỏi nƣớc.
Mô tả hấp phụ:
Các phân tử từ khí hoặc chất lỏng sẽ đƣợc gắn một cách vật lý để bám
vào bề mặt chất rắn, trong trƣờng hợp này là bề mặt của than hoạt tính.

1.2.6. Phương ph p sản xuất than hoạt tính
Than hoạt tính chủ yếu đƣợc sản xuất bằng cách nhiệt phân nguyên liệu
thô có chứa cacbon ở nhiệt độ dƣới 1000oC. Quá trình sản xuất gồm hai bƣớc
[13], [31]:
a, Quá trình than hóa
Quá tình than hóa là quá trình phân hủy nhiệt nguyên liệu để đƣa
nguyên liệu ban đầu về dạng cacbon, đồng thời làm bay hơi một số chất hữu
cơ nhẹ và tạo mao quản ban đầu.
Nguyên tắc của quá trình sản xuất than nguyên liệu thực vật là dùng
nhiệt phân hủy nguyên liệu trong điều kiện không có không khí. Dƣới tác
dụng của nhiệt từ nhiệt độ thƣờng tới 170oC, vật liệu bị khô đều; từ 170180oC, vật liệu phân hủy theo những quá trình thu nhiệt, ở đây các hợp phần
của nguyên liệu bị biến tính, giải phóng oxit cacbon, khí cacbonic, axit
axetic...tiếp theo từ 280-380oC xảy ra sự phân hủy phát nhiệt giải phóng
methanol, hắc ín,...Quá tr nh cacbon hóa xem nhƣ kết thúc ở khoảng 400600oC.
12


b, Quá trình hoạt hóa
Quá trình hoạt hóa trong sản xuất than có ý nghĩa rất lớn đến việc quyết
định đến tính chất của than sau hoạt hóa.
Mục đích của quá trình hoạt hóa là giải phóng độ xốp sơ cấp đã có sẵn trong
than, đồng thời tạo nên độ xốp thứ cấp làm than có hoạt tính cao.
Hoạt hóa có thể phân chia một cách có điều kiện thành hai phƣơng
pháp: là hoạt hóa hóa học và phƣơng pháp hoạt hóa hóa lý.
+ Phương pháp hoạt hóa hóa lý: dùng các chất oxi hóa nhƣ hơi nƣớc,
dioxit cacbon... làm tác nhân tác dụng với than nguyên liệu.
Phương pháp hoạt hóa hóa học: chủ yếu dùng cho than gỗ. Nguyên
liệu thƣờng đƣợc sử dụng là gỗ trộn với chất hoạt hóa và chất hút nƣớc
(thƣờng là H3PO4 hoặc ZnCl2), thƣờng ở nhiệt độ 500oC, có khi lên tới 800oC.
Trong các muối vô cơ th chất có tác dụng hoạt hóa mạnh là ZnCl2 vì là chất

đƣờng.
- Trải qua nhiều thế kỷ với nhu cầu sử dụng cao, vào năm 1870 than hoạt
tính đã có trên thị trƣờng thƣơng mại.
Sản xuất than hoạt tính trong công nghiệp bắt đầu từ khoảng những năm
1900, đƣợc sử dụng để làm vật liệu tinh chế đƣờng bằng cách than hóa hỗn
hợp các nguyên liệu có nguồn gốc thực vật bằng hơi nƣớc hoặc CO2. Than
hoạt tính còn đƣợc sử dụng trong các mặt nạ phòng độc trong chiến tranh thế
giới thứ nhất [10].
Nhu cầu sản xuất cũng nhƣ sử dụng than hoạt tính ngày càng tăng cao,
bởi những ứng dụng mà nó đem lại nhƣ: loại bỏ màu, mùi, vị không mong
muốn và các tạp chất hữu cơ, vô cơ trong nƣớc thải công nghiệp và sinh hoạt,
thu hồi dung môi, làm sạch không khí, làm sạch nhiều hóa chất, dƣợc phẩm,
thực phẩm và nhiều ứng dụng trong pha khí. Chúng cũng đƣợc biết đến trong
nhiều ứng dụng trong y học, sử dụng để loại bỏ các độc tố và vi khuẩn. Than
hoạt tính đƣợc sử dụng hàng ngày để tinh sạch nƣớc uống, lọc nƣớc, khử
mùi... Và nó đã trở thành nguyên liệu không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực.
Dự báo nhu cầu than hoạt tính của Thế giới tăng khoảng 10% - 25 /năm
trong giai đoạn từ 2013 - 2018. Hiện tại, ngành công nghiệp sản xuất than
14


hoạt tính của Thế giới đạt khoảng 1,2 triệu tấn/năm, trong khi nhu cầu than
hoạt tính dự báo có thể đạt tới 1,9 triệu tấn trong năm 2016; 2,3 triệu tấn trong
năm 2017 hay 3 triệu tấn trong năm 2018 [22].
Ở nƣớc ta, từ những năm đầu của thập niên 60 đã nghiên cứu một số
than hoạt tính dùng cho mặt nạ phòng độc và phục vụ nhu cầu phát triển. Hiện
nay, lƣợng than hoạt tính cần dùng trong ngành công nghiệp nƣớc ta rất lớn
và ngày càng tăng (ngành bột ngọt: khoảng 500 tấn/năm, ngành đƣờng:
khoảng 400 tấn/năm, ngành dầu thực vật: khoảng 100 tấn/năm…) [22].
Việc sản xuất và sử dụng than hoạt tính ngày một tăng. Để đáp ứng đƣợc

trƣờng nƣớc.
2.2. Đối tƣợng nghiên cứu
- Cây Mai Dƣơng, một loài thực vật ngoại lai xâm lấn;
- Dung dịch Xanh Metylen, dung dịch Mn2+ và nƣớc thải dệt nhuộm
đƣợc sử dụng để đánh giá khả năng hấp phụ của than hoạt tính đƣợc tổng hợp
từ cây Mai Dƣơng.
2.3. Nội dung nghiên cứu
Để thực hiện các mục tiêu trên, khóa luận lựa chọn một số nội dung
nghiên cứu sau:
- Nghiên cứu tổng hợp than hoạt tính từ cây Mai Dƣơng;
- Nghiên cứu ứng dụng than hoạt tính từ cây Mai Dƣơng vào xử lý môi
trƣờng nƣớc:
+ Khảo sát khả năng xử lý chất màu hữu cơ (Xanh Metylen) trong nƣớc;
+ Khảo sát khả năng hấp phụ kim loại nặng (Mn2+) trong nƣớc;
+ Khảo sát khả năng xử lý nƣớc thải dệt nhuộm.
- Đề xuất hƣớng sử dụng cây Mai Dƣơng làm vật liệu hấp phụ trong xử lý
môi trƣờng.
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.4.1. Phương ph p k thừa tài liệu
Phƣơng pháp kế thừa tài liệu giúp cung cấp những thông tin ban đầu về
vấn đề nghiên cứu. Dựa trên cơ sở kế thừa có chọn lọc các nguồn tài liệu ở

16


dạng văn bản, thông tin trực tiếp mang tính khách quan, những chuyên đề
khoa học, luận án có liên quan đến vấn đề nghiên cứu.
Những tài liệu đã đƣợc kế thừa phục vụ cho quá tr nh làm khóa luận bao
gồm:
Tài liệu liên quan về loài ngoại lai xâm hại cây Mai Dƣơng;

Sản phẩm
than hóa
hihóhM1L
Nguyên liệu mẫu sau khi thu thập đƣợc sấy khô và bắt đầu 1quá trình than

Nguyên liệu

Sấy khô

hóa. Thông thƣờng quá tr nh than hóa đƣợc thực hiện ở nhiệt độ cao 400500oC, trong môi trƣờng kị khí, các vật liệu giàu cacbon sẽ bị đề hyđrát hóa
tạo than có diện tích bề mặt riêng phát triển. Để tạo môi trƣờng trơ trong giai
đoạn than hóa, thông thƣờng sử dụng khí nitơ. Thiết bị dùng để than hóa đƣợc
thổi liên tục dòng khí nitơ vào bình.
 Quá trình bi n tính than:
Không
Cách 1 nghiền nhỏ
sản phẩm

Oxi hóa =
HNO3 đ

Sản
phẩm
than
hóa
Sản phẩm
đƣợc nghiền
Cách 2
nhỏ


thích hợp để thay đổi đặc điểm hấp phụ và tăng khả năng hấp phụ và làm cho
than trở nên thích hợp hơn trong các ứng dụng đặc biệt.
Sản phẩm sau quá tr nh than hóa đƣợc chia làm hai phần để thực hiện
biến tính than ở hai yếu tố khác nhau là: than đƣợc nghiền nhỏ và than không
đƣợc nghiền nhỏ. Sau đó, mẫu than đƣợc biến tính bằng HNO3 đậm đặc trong
hệ thống chứng cất ở nhiệt độ 100oC trong 4 giờ. Mẫu than sau khi biến tính,
để trung hòa lƣợng axit có trong than sẽ đƣợc đem rửa bằng nƣớc hoặc NaOH
đến khi pH=7, sau đó sấy khô và thu đƣợc mẫu than biến tính.
b, Phương ph p 2

ổng hợp than hoạt t nh từ t c nh n hoạt h a n l2 3M

Phƣơng pháp tổng hợp than hoạt tính từ tác nhân hoạt hóa nCl 2 có quá
tr nh hoạt hóa đi kèm với giai đoạn than hóa. Chất hoạt hóa là ZnCl2 3M.
Nguyên
liệu

Tẩm chất
hoạt hóa

Than hóa ở
nhiệt độ 500oC

Sấy
khô

Sản phẩm
than hoạt tính

Sấy

Ứng dụng phương pháp SEM trong nghiên cứu than hoạt tính từ cây Mai
Dương: Sử dụng phƣơng pháp SEM để có thể nghiên cứu hình dạng và cấu
trúc bề mặt của các mẫu than hoạt tính từ cây Mai Dƣơng. Qua những ảnh thu
đƣợc có thể đánh giá các sản phẩm than hoạt tính tổng hợp đƣợc từ cây Mai
Dƣơng một cách chính xác và khoa học.
2.4.5. Phương ph p

trí thí nghiệm đ nh gi khả năng hấp phụ của than

hoạt tính từ c y Mai Dương
- Các mẫu than hoạt tính đƣợc điều chế từ cây Mai Dƣơng bằng nhiều
phƣơng pháp tổng hợp khác nhau:
Phƣơng pháp than hóa và biến tính thành than hoạt tính;
Phƣơng pháp tổng hợp than hoạt tính từ tác nhân hoạt hóa nCl2 3M.
- Các mẫu than hoạt tính sau khi đƣợc tổng hợp bằng các phƣơng pháp
khác nhau, tiến hành sử dụng vào các thí nghiệm để đánh giá khả năng hấp
phụ bằng cách: cân chính xác các lƣợng than hoạt tính của các mẫu khác
nhau, cho vào các b nh tam giác đã chứa dung dịch mẫu cần hấp phụ. Lắc đều
trong 30 phút; tiến hành lọc các mẫu qua giấy lọc. Sau đó, xác định nồng độ
của dung dịch mẫu sau khi hấp phụ bằng than hoạt tính.
Chi tiết đƣợc nêu tại chƣơng 3: Thực nghiệm.

20


2.4.6. Phương ph p phân tích các chỉ tiêu, các thông s ô nhiễm
2.4.6.1. Phương ph p ph n t ch khả năng hấp phụ màu Xanh Metylen
Để xác định khả năng hấp phụ

anh Metylen trong dung dịch bằng than

bƣớc song 525nm để từ đó định lƣợng hàm lƣợng Mn trong mẫu.
 Yếu tố cản trở:
Ion clo (Cl-) gây cản trở xác định, loại bỏ đƣợc bằng cách thêm dung
dịch bạc nitrat AgNO3, lọc bỏ kết tủa sẽ loại đƣợc Cl-. Nếu có nhiều chất hữu
cơ, loại bỏ bằng cách vô cơ hóa, loại trừ bằng cách thêm vài giọt axit
photphoric. Các chất có màu khác đƣợc loại trừ bằng cách dùng mẫu trắng.


ách ác đ nh:
Lấy 50ml mẫu cần phân tích, thêm 1-2ml dung dịch AgNO3 2N (nếu

xuất hiện kết tủa cần lọc) cuối cùng thêm 0,5g (NH4)2S2O8. Đun sôi trong 10
phút, sau đó để nguội và đo độ hấp thụ quang ở bƣớc sóng 525nm.
 ây d ng đư ng chu n Mn2+:
Lấy lần lƣợt 0; 3; 5; 10; 20; 30 dung dịch chuẩn Mn2+ 0,1 mg/ml cho vào
các cốc 200 ml, sau đó thêm nƣớc cất vào từng cốc đến thể tích khoảng 40ml.
Tiếp theo, thêm 1ml dung dịch AgNO3 2N và 0,5g (NH4)2S2O8. Đun sôi trong
10 phút sau đó để nguội và đo độ hấp thụ quang ở bƣớc sóng 525nm.
2.4.6.3. Phương ph p x c định chỉ tiêu COD trong mẫu nước thải
Đƣợc xác định bằng phƣơng pháp Kalidicromat theo TCVN 6491- 1999
(ISO 6060 – 1989) dựa vào nguyên tắc oxy hóa các chất hữu cơ thành CO2 và
H2O (kể cả các chất hữu cơ dễ phân hủy và khó phân hủy sinh học) [3], [4].
Trình t phân tích:

 Lấy chính xác 2,5ml mẫu nƣớc cho vào ống COD; thêm 1,5ml dung
dịch K2Cr2O7; 3,5ml dung dịch Ag2SO4 trong H2SO4 sau đó vặn chặt nắp ống
COD, cho vào máy nung ở 150oC trong 2 giờ rồi lấy ra để nguội;

 Chuẩn độ: chuyển toàn bộ dung dịch trong ống COD sang bình tam
giác 100ml sau đó tráng ống 5 lần, mỗi lần tráng bằng 3ml nƣớc cất. Thêm 3

phân tích.
Giá tr BOD5 th c được tính bằng công thức:
BOD5t = BOD5 mẫu – BOD5

mẫu trắng

Nƣớc đƣợc dùng để pha loãng đƣợc chuẩn bị bằng cách sục oxy vào
nƣớc cất sạch đến khi bão hòa, hàm lƣợng DO tối thiểu phải đạt 8 mg/l. Sau
đó tiến hành bổ sung dung dịch đệm phophat, dung dịch CaCl2 2,75 g/l,
MgSO4 22,5 g/l, dung dịch FeCl3 0,25 g/l tỷ lệ cứ 1 lít nƣớc cho 1ml các dung
dịch nói trên.

23


2.4.6.5. Phương ph p x c định chỉ tiêu độ đục có trong mẫu nước thải
Dùng thiết bị đo độ đục Lovibond của Đức để xác định độ đục của mẫu.
Đơn vị: NTU.
Nguyên tắc ác đ nh: Đo sự tán xạ ánh sáng khi chiếu một chùm tia sáng
qua dung dịch. Sự tán xạ ánh sáng tỷ lệ với độ đục trong mẫu.
Trƣớc khi tiến hành đo độ đục của các mẫu cần chuẩn hóa lại máy theo
các dung dịch chuẩn. Sau đó, tiến hành đo mẫu theo quy trình vận hành [3].
2.4.6.6. Phương ph p x c định khả năng hấp phụ màu mẫu nước thải
Tiến hành quét phổ của mẫu nƣớc thải trƣớc và sau khi xử lý bằng các
mẫu than hoạt tính để xác định bƣớc sóng cực đại λmax bằng máy so màu
quang điện UV- VIS Speetro II của Mỹ.
Sau khi xác định đƣợc λmax, tiến hành so màu mẫu nƣớc thải trên máy so
màu quang điện để xác định nồng độ hấp phụ Abs của các mẫu than.
2.5. Phƣơng pháp xử lý số liệu
 Tỷ trọng thu hồi than thu được so với lượng an đầu

Chƣơng 3
THỰC NGHIỆM
3.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị thí nghiệm
3.1.1. Hóa chất
Bảng 3.1: Danh mục các hóa chất cần thi t cho nghiên cứu
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

Mục đích
Oxi hóa than
Trung hòa bề mặt vật liệu
Chất hoạt hóa
Trao đổi ion với Mn2+

Tên hóa chất

- Các loại cốc thủy tinh có thể tích 5ml, 25ml, 50ml, 250ml, 500ml;
- Các loại bình tam giác thể tích 100ml, 200ml;
- Bình thủy tinh có nút nhám chịu đƣợc nhiệt trên 1000oC;
- Bình thủy tinh có nút nhám thể tích 300ml dùng để phân tích BOD5;
- Buret thủy tinh;
- Giấy lọc, phễu lọc;
- Đũa thủy tinh;
- Các loại pipet 1ml, 2ml, 5ml, 10ml...
 Thiết b :
- Tủ sấy, tủ hút;
- Bếp điện;
25