Nghiên cứu so sánh sự hấp phụ loại bỏ bisphenol-A bằng tro trấu và carbon hoạt tính dạng hạt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA MÔI TRƯỜNG
MÔN CHUYÊN ĐỀ Ô NHIỄM NƯỚC
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ
<strong>Nghiên</strong> <strong>cứu</strong> <strong>so</strong> <strong>sánh</strong> <strong>sự</strong> <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong>
<strong>bisphenol</strong>-A <strong>bằng</strong>
tro trấu và carbon hoạt tính dạng hạt
Ad<strong>so</strong>rptive removal of <strong>bisphenol</strong>-A by rice
husk ash and granular activated carbon—
A comparative study
TP. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2015

Các từ mới trong bài:
• Rice husk ash: tro trấu
• Granular activated carbon: carbon hoạt tính dạng hạt
• Intra-particle diffusion: khuếch tán trong hạt
• Resistance: sức kháng
• Pseudo-first-order: mô hình bậc nhất
• Pseudo-second-order: mô hình bậc hai
• Intraparticle diffusion models: mô hình khuếch tán trong hạt
• Kinetic parameters: thông số động học
• Ad<strong>so</strong>rbent: chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>
• Ad<strong>so</strong>rbate: chất bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>
Danh mục từ viết tắt và các kí hiệu:
BPA: <strong>bisphenol</strong> A
GAC: Granular activated carbon (carbon hoạt tính dạng hạt)
RHA: Rice husk ash (tro trấu)
SEM: Scanning Electron Microscope (phương pháp kính hiển vi điện tử quét)
FTIR: Fourier Transform Infrared Spectroscopy (quang phổ hồng ngoại)
∆H: độ biến thiên nhiệt năng
∆G: độ biến thiên năng lượng tự do Gibbs
∆S:độ biến thiên entropy

MỤC LỤC
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ................................................................................................ 1
1.1.Giới thiệu về phương pháp <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> ........................................................................... 1
1.2. Sơ lược về <strong>bisphenol</strong> A (BPA).................................................................................. 2
1.3. Sơ lược về các vật liệu <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> ................................................................................ 2
1.3.1 Than hoạt tính ...................................................................................................... 2
1.3.2. Tro trấu, lõi ngô .................................................................................................. 3
1.4. Các mô hình <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> đẳng nhiệt ............................................................................... 3
1.5. Các phương pháp khảo sát vật liệu ........................................................................... 4
1.5.1. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét ............................................................... 4
1.5.2. Phổ XRD X-ray diffraction ................................................................................ 4
1.5.3. Quang phổ hồng ngoại biến đổi chuỗi FTIR ...................................................... 4
CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................. 5
2.1. Mục tiêu và đối tượng nghiên <strong>cứu</strong> ............................................................................ 5
2.1.1. Mục tiêu: ............................................................................................................. 5
2.1.2. Đối tượng nghiên <strong>cứu</strong>: ........................................................................................ 5
2.2. Vật liệu và phương pháp ........................................................................................... 5
2.2.1. Chất bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> và chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> ......................................................................... 5
2.2.2. Dụng cụ ............................................................................................................... 5
2.3. <strong>Nghiên</strong> <strong>cứu</strong> khả năng <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> mẻ ............................................................................. 6
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................... 6
3.1. Tính chất của chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>........................................................................................ 6
3.2. Ảnh hưởng của khối lượng chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> và pH ....................................................... 9
3.3. Ảnh hưởng của nồng độ BPA ban đầu .................................................................... 11
3.4. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc và động học của <strong>sự</strong> <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> ............................. 12
3.5. Mô hình khuếch tán nội phân tử/ tốc độ điều khiển ............................................... 14
3.6. <strong>Nghiên</strong> <strong>cứu</strong> đường đẳng nhiệt <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> ................................................................... 15
3.7. Ước lượng của các thông số nhiệt động lực học ..................................................... 17
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 18
4.1. Kết luận ................................................................................................................... 18
4.2. Khả năng áp dụng của nghiên <strong>cứu</strong> tại Việt Nam .................................................... 19

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. <strong>so</strong> <strong>sánh</strong> <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> vật lý và <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> hóa ............................................................... 1
Bảng 1.2. Một số đường đẳng nhiệt <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> ...................................................................... 3
Bảng 3.1. Các thông số động học ...................................................................................... 13
Bảng 3.2. Thông số đường đẳng nhiệt cho việc <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> Bisphenol-A <strong>bằng</strong> RHA ............17
Bảng 3.3. Tham số nhiệt động lực cho <strong>sự</strong> <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> của Bisphenol-A <strong>bằng</strong> RHA .............17
Bảng 4.1. Địa điểm phân bố và nồng độ BPA trong nước mặt và trầm tích ..................... 19

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Than hoạt tính dạng bột và dạng hạt ...............................................................3
Hình 3.1. Phổ XRD trước và sau khi <strong>hấp</strong> thu BPA của RHA và GAC..........................7
Hình 3.2. SEM BPA và GAC ban đầu và sau khi <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> .............................................8
Hình 3.3. Quang phổ FTIR của các chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> trước và sau khi <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>...................9
Hình 3.4. Hiệu quả <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> BPA của RHA .....................................................10
Hình 3.5. Ảnh hưởng của pH lên <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> BPA của RHA ...............................11
Hình 3.6. Ảnh hưởng của nồng độ BPA ban đầu trong việc <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> BPA <strong>bằng</strong> RHA..12
Hình 3.7. Ảnh hưởng của thời gian với việc <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> BPA bởi RHA..............................13
Hình 3.8. Đồ thị Webber-Morris <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> BPA <strong>bằng</strong> RHA và GAC...............................15
Hình 3.9. Đường <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> đẳng nhiệt ở nhiệt độ khác nhau để <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> BPA bởi RHA và
GAC................................................................................................................................16

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước nhóm 04
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1.Giới thiệu về phương pháp <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>
Theo GS. Nguyễn Bin: “Hấp <strong>phụ</strong> là quá trình hút các chất rắn trên bề mặt các vật liệu xốp
nhờ các lực bề mặt. Các vật liệu xốp được gọi là chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>, chất bị hút gọi là chất bị
<strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>”. –Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm-tập 4.
Còn theo TS. Phan Xuân Vận và TS. Nguyễn Tiến Qúy: “Hấp <strong>phụ</strong>, đó là hiện tượng bề
mặt nhằm thu hút chất bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> lên bề mặt chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> làm giảm sức căng bề mặt của
chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>”-Hóa keo, ĐH Nông Nghiệp I, Hà Nội.
Tóm lại <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> là quá trình tập trung chất lên bề mặt phân cách pha, có thể là lỏng-rắn,
khí-lỏng hay khí-rắn, lỏng-lỏng.
Quá trình giải <strong>hấp</strong> là quá trình đẩy chất bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> ra khỏi bề mặt chất <strong>hấp</strong>
<strong>phụ</strong>. Khi quá trình <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> đạt trạng thái cân <strong>bằng</strong> thì tốc độ <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> <strong>bằng</strong> tốc
độ giải <strong>hấp</strong>. Tùy theo bản chất của lực tương tác giữa chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> và chất bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> mà
người ta chia ra <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> vật lý và <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> hóa học. Trong <strong>sự</strong> <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> vật lý, chất bị <strong>hấp</strong>
<strong>phụ</strong> tương tác với bề mặt vật <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> bởi những lực vật lý (như lực Van der Waals, lực
tương tác tĩnh điện ) và không có <strong>sự</strong> trao đổi e- giữa hai chất này. Ngược lại trong <strong>sự</strong> <strong>hấp</strong>
<strong>phụ</strong> hóa học, liên kết sẽ hình thành giữa chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> và chất bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>.
Bảng 1.1.<strong>so</strong> <strong>sánh</strong> <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> vật lý và <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> hóa học[7]
Hấp <strong>phụ</strong> vật lý
Hấp <strong>phụ</strong> hóa học
Loại
kết
liên
Tương tác vật lý không có <strong>sự</strong> trao
đổi electron
Liên kết hóa học có <strong>sự</strong> trao đổi
electron
Nhiệt
<strong>phụ</strong>
<strong>hấp</strong>
Vài Kcal/mol ( ∆H < 20 KJ/mol)
Vài chục Kcal/mol
Năng lượng
hoạt hóa
Khoảng
nhiệt độ <strong>hấp</strong>
<strong>phụ</strong>
Số lớp <strong>hấp</strong>
<strong>phụ</strong>
Tính thuận
nghịch
Không quan trọng
Nhiệt độ t<strong>hấp</strong>
Nhiều lớp
Có tính thuận nghịch. Sự giải <strong>hấp</strong>
<strong>phụ</strong> là xu hướng phân bố đều đặn
Quan trọng
Thường ở nhiệt độ cao
Một lớp
Thường bất thuận nghịch. Quá trình
giải <strong>hấp</strong> tương đối khó vì sản phẩm
1

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước nhóm 04
chất bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> trở vào môi
trường
giải <strong>hấp</strong> thường bị biến đổi thành
phần hóa học
1.2. Sơ lược về <strong>bisphenol</strong> A (BPA)
Tên gọi theo IUPAC 4,4'-(propane-2,2-diyl)diphenol, gọi tắt BPA. Công thức hóa học:
(CH 3 ) 2 C(C 6 H 4 OH) 2 .
BPA là một chất rắn không màu, tan trong các dung môi hữu cơ, nhưng kém tan
trong nước.Nó đã được sử dụng thương mại kể từ năm 1957[8].Các nhà khoa học phát
hiện nó có thể được sử dụng để sản xuất chất dẻo (như polycarbonate) và nhựa epoxy, rất
thích hợp cho nhiều đồ dùng <strong>bằng</strong> nhựa khác nhau, từ chai nước đến các dụng cụ y tế, đĩa
CD và DVD...Nhưng về sau có những <strong>bằng</strong> chứng khoa học cho thấy, ngay cả ở liều
lượng t<strong>hấp</strong> BPA cũng có thể gây hại cho sức khỏe con người và môi trường. Hóa chất
này được xếp <strong>loại</strong> là có khả năng gây rối loạn nội tiết, làm mất cân <strong>bằng</strong> hoocmôn trong
cơ thể, có thể gây ung thư hoặc dị tật thai nhi. Liều lượng"tham khảo" tối đa cho BPA là
0,05 mg / kg thể trọng / ngày được đưa ra bởi Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ[9].
BPA không dễ phân hủy nên khó tiêu hủy một cách an toàn. Đặc biệt, BPA có khả năng
tích tụ dần theo con đường sinh học trong chuỗi thức ăn với nồng độ đáng kể trong các
sản phẩm như động vật thủy sinh, mỡ, sữa…Đây là mối đe dọa lớn, ảnh hưởng nghiêm
trọng tới con người và các sinh vật khác.
BPA có thể được đưa vào môi trường nước thông qua quá trình sản xuất sản phẩm nhựa,
rò rỉ từ sản phẩm nhựa, từ bãi chôn lấp, và từ nhiều nguồn khác gây ra <strong>sự</strong> nhiễm bẩn nước
ngầm, nước mặt…
1.3. Sơ lược về các vật liệu <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>
Ngày nay có rất nhiều nguyên liệu để dùng làm vật liệu <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> như: xơ dừa, vỏ trấu, bã
mía, bã trà, khoáng sét (cao lanh), chitosan (từ vỏ tôm, cua),...
1.3.1Than hoạt tính
Than hoạt tính là vật liệu <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> tốt các hợp chất hữu cơ như phenol, xylen, etylen
glycol,...Ái lực mạnh nhất đối với các phân tử chất hữu cơ không phân cực hoặc phân cực
nhẹ.Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của than hoạt tính là khó hoàn nguyên sau khi <strong>hấp</strong>
<strong>phụ</strong> bão hòa.
Than hoạt tính có thể tạo ra <strong>bằng</strong> cách hoạt hóa carbon thu được từ quá trình nhiệt phân
các nguyên liệu: gáo dừa, vỏ hạnh nhân… ở 700 o C, <strong>bằng</strong> hơi nước hoặc <strong>bằng</strong> CO 2 ở nhiệt
độ 800-900 o C để tạo thành cấu trúc rỗng của hạt carbon, nhờ đó mà than hoạt tính có diện
tích bề mặt riêng rất lớn.
Than hoạt tính thông thường có hai <strong>loại</strong>:
- Dạng bột (powdered activated carbon-PAC): đường kính hạt từ 10-50µm.
2

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước nhóm 04
- Dạng hạt (granular activated carbon-GAC): kích thước hạt lớn, thay đổi tùy thuộc
từng <strong>loại</strong> sản phẩm
Hình 1.1. Than hoạt tính dạng bột và dạng hạt
1.3.2. Tro trấu, lõi ngô
-Vỏ trấu khô từ <strong>phụ</strong> phẩm nông nghiệp có thể được nung ở 800 0 C, sau đó được nghiền
qua rây 0.5 mm để thu tro trấu[6]. Ngoài ra trong một số nghiên <strong>cứu</strong> khác, lấy tro trấu từ
nhà máy đường, nhà máy giấy (nhiệt độ đốt ≥700 0 C).
-Lõi ngô: Nhóm nghiên <strong>cứu</strong> trường Đại Học North Carolina (Hoa Kỳ)đã tiến hành nghiên
<strong>cứu</strong> và đề xuất quy trình xử lý lõi ngô <strong>bằng</strong> dung dịch chứaNaOH va H 3 PO 4 để chế tạo
vật liệu <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> kim <strong>loại</strong> nặng. Hiệu quả xử lý củavật liệu <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> tương đối cao. Dung
dịch <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> cực đại của hai kim <strong>loại</strong> nặngCu và Cd lần lượt là 0,39 và 0,62 mmol/g vật
liệu.
1.4. Các mô hình <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> đẳng nhiệt
Ba mô hình đường đẳng nhiệt Langmuir,Freundlich, và Temkin, đã được sử dụng để làm
rõ cácđặc điểm trạng thái cân <strong>bằng</strong>của <strong>sự</strong> <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>.
Bảng 1.2. Một số đường đẳng nhiệt <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> [10]
Đường đẳng Phương trình
nhiệt
Langmuir 1
= +
(Irving, 1918)
1/n
Freundlich q e = K f .C e
(Freundlich, 1906)
Temkin q e = B T ln (K T C e )
(Temkin and Pyzhev, 1940)
Trong đó:
Ghi chú
Năng lượng bề mặt đồng nhất
Áp dụng cho các bề mặt không đồng nhất
Để xem xét ảnh hưởng gián tiếp của
tương tác giữa chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>/chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>
3

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước nhóm 04
C e : Nồng độ chất bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> trong nước ở trạng thái cân <strong>bằng</strong> mg/L
q e : nồng độ chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> trong pha <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> ở trạng thái cân <strong>bằng</strong> (mg/g)
max là tối đa
q max lượng chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> tối đa trên vật liệu <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> (mg/g)
K L là hằng số cân <strong>bằng</strong> <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> (l/mg).
K f : hệ số Frieundlich, mg chất bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>/ g chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>
1/n : thông số cường độ Frieundlich
K T là hằng số của đường đẳng nhiệt Temkin (l / g)
B T là hằng số liên quan đến nhiệt của đường đẳng nhiệt Temkin<strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> (kJ/mol)
1.5. Các phương pháp khảo sát vật liệu
1.5.1. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét
Scanning Electron Microscope (SEM)
Kính hiển vi điện tử quét được sử dụng để khảo sát hình thái bề mặt và cấu trúc lớp
mỏng dưới bề mặt trong điều kiện chân không. Nó có thể tạo ra ảnh với độ phân giải cao
của bề mặt mẫu vật <strong>bằng</strong> cách sử dụng một chùm điện tử (chùm các electron) hẹp quét
trên bề mặt mẫu.Việc tạo ảnh của mẫu vật được thực hiện thông qua việc ghi nhận và
phân tích các bức xạ phát ra từ tương tác của chùm điện tử với bề mặt mẫu vật.[11]
1.5.2. Phổ XRD X-ray diffraction
Nhiễu xạ tiaX được sử dụng để đo hàm lượng các chất có trong vật rắn. Phương pháp này
thường được sử dụng trong khoáng sản, chính xác hơn là nó đo tỉ lệ các chất với nhau.
Khi đo phổ XRD người ta sẽ có 2 thông tin là đỉnh phổ và cường độ đỉnh phổ. Đỉnh phổ
đặc trưng cho mạng tinh thể có trong chất rắn, xác định những chất cụ thể có trong vật
rắn.Còn cường độ đỉnh phổ đặc trưng cho mức độ tinh thể hóa của chất đó. Theo lý
thuyết chung thì lượng vật chất của chất đó càng nhiều thì đỉnh phổ càng cao ( nếu tất cả
cùng là tinh thể). Bằng cách <strong>so</strong> <strong>sánh</strong> phổ và đỉnh phổ đo được với phổ và đỉnh phổ của
vật chất tinh khiết, người ta có thể tính toán và suy ra trong khối vật rắn đó có những chất
gì và hàm lượng bao nhiêu.[12]
1.5.3. Quang phổ hồng ngoại biến đổi chuỗi FTIR
(Fourier Transform Infrared Spectroscopy)
Xác định phổ IR của các sản phẩm tổng hợp được, các chất chưa biết tên.Từ đó định
danh các nhóm chức có trong hợp chất phân tích.được dùng chủ yếu phân tích định tính,
định lượng hợp chất hữu cơ, cấu trúc hoá học của hợp chất vô cơ. Mỗi hợp chất hoá học
<strong>hấp</strong> thụ năng lượng hồng ngoại ở 1 tần số đặc trưng. Cấu trúc cơ bản của vật chất có thể
được xác định <strong>bằng</strong> vị trí các vạch <strong>hấp</strong> thu của phổ nhận được.
4

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước nhóm 04
CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1.Mục tiêu và đối tượng nghiên <strong>cứu</strong>
2.1.1. Mục tiêu:
Tìm ra khả năng sử dụng tro trấu như vật liệu <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> BPA từ dung dịch nước
và <strong>so</strong> <strong>sánh</strong> với hạt carbon hoạt tính (GAC). Ảnh hưởng của những thông số như nồng độ
ban đầu (C o ), liều lượng <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> (m), nhiệt độ (T), pH, và thời gian (t). Động lực <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>
của BPA lên RHA và GAC được phân tích <strong>bằng</strong> các mô hình động.Dữ liệu thí nghiệm
được xử lý với mô hình đẳng nhiệt Freundlich, Langmuir và Temkin để tìm ra mô hình
đẳng nhiệt phù hợp nhất.Các thông số nhiệt động lực học của quá trình <strong>hấp</strong> thụ cũng
được nghiên <strong>cứu</strong>.
2.1.2. Đối tượng nghiên <strong>cứu</strong>:
Carbon hoạt tính dạng hạt và tro trấu thu được sau khi đốt ở nhà máy đường.
2.2. Vật liệu và phương pháp
2.2.1. Chất bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> và chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>
- RHA được lấy từ nhà máy đường Triveni, Deoband, UP, Ấn Độ.
- GAC được cung cấp từ công ty Zeo Tech Ad<strong>so</strong>rbents Pvt Ltd, New Delhi, Ấn Độ.
- BPA được cung cấp bởi Sisco Research Laboratories Pvt Ltd, Mumbai, Ấn Độ. Dung
dịch BPA 1.000 mg/L được chuẩn bị <strong>bằng</strong> cách trộn một 1g BPA trong 1.000 mL nước
cất.
2.2.2. Dụng cụ
-Philips nhiễu xạ tia X (XRD), đơn vị (PW1140/90) sử dụng bộ lọc niken phân tích
chỉ tiêu đồng cho phân tích nhiễu xạ tia X. Bước sóng không đổi 1,542 A° với vận tốc
góc 1°/phút.
-Kính hiển vi điện tử quét LEO 435 VP (SEM) được dùng để phân tích cấu trúc rỗng
và BPA-chứa trong RHA và GAC.
-Máy quang phổ Nicolet Avatar 370 CSI được dùng để thu quang phổ FTIR hơn
4,000-400 cm -1 .
-Mật độ khối của RHA và GAC được đo <strong>bằng</strong> máy mật độ khối lượng thể tíchMAC.
5

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước nhóm 04
-Máy quang phổ HACH DRvới 5.000 tia kép UV-vis được dùng để xác định nồng độ
ban đầu và cuối cùng của BPA.
-Diện tích bề mặt chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> được xác định bởi <strong>sự</strong> <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> của chất lỏng N 2 tại
77,15K.
2.3. <strong>Nghiên</strong> <strong>cứu</strong> khả năng <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> mẻ
Mỗi thí nghiệm được thực hiện <strong>bằng</strong> cách sử dụng 100 ml dung dịch đã biết nồng độ
của BPA trong một bình nón cùng với một lượng đã biết của RHA và GAC. Dung dịch
HCl và NaOH được dùng để điều chỉnh pH ban đầu. Hỗn hợp BPA và các chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>
được khuấy trên máy khấy ở tốc độ không đổi là 150 rpm, nhiệt độđược kiểm <strong>so</strong>át. Tỷ lệ
<strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> BPA đã được tính toán dựa trên mối quan hệ sau đây:
đây:
Tỷ lệ <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> BPA với thời gian t:
H =
x 100
Sự <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> của chất bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> tại thời gian "t" đã được tính toán theo công thức sau
Với: C o là nồng độ BPA ban đầu (mg/L)
C t là nồng độ BPA ở thời điểm t
m là khối lượng của vật liệu <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> (g)
V là thể tích dung dịch (L).
q t (mg/g) =
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Tính chất của chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>
Diện tích bề mặt xác định theo Brunauer Emmett Teller của RHA và GAC đã được tìm
thấy lần lượt là 21,6 và 137,9 m 2 /g. Các dạng RHA nếu đốt nóng trấu ở nhiệt độ cao hơn
gây giảm hàm lượng carbon trong RHA và tăng tỷ lệ silicon dioxide trong RHA. Tỷ lệ
carbon trong RHA t<strong>hấp</strong> gây ra diện tích bề mặt của RHA t<strong>hấp</strong> hơn <strong>so</strong> với GAC.
Mật độ thể tích của RHA và GAC được tìm thấy lần lượt là 251 và 638 kg / m 3 . Phổ
XRD(hình. 3.1) của GAC cho thấy <strong>sự</strong> hiện diện của silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide
hydroxide [4Al 2 O 3 .H 2 O], và Fersilicate (FeSi), trong khi RHA đã được tìm thấy chỉ có
chứa silica (SiO 2 ).
x V
6

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước nhóm 04
(a)
RHA-blank (ban đầu) và RHA-BPA loaded (sau khi <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>)
(b)
GAC-blank (ban đầu) and GAC-BPA loaded (sau khi <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>)
Hình3.1. Phổ XRD trước và sau khi <strong>hấp</strong> thu BPA của RHA và GAC.
Điểm biến động khoảng 2θ trong từ 15-30 ° của cả GAC và RHA (tại 2θ = 28°) tương
ứng với <strong>sự</strong> hiện diện của silica. Có thể nhìn thấy được trong hình.1 không có thay đổi
đáng kể trong quang phổ XRD được quan sát sau khi đã <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> BPA. Hình thái của các
chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> được nghiên <strong>cứu</strong> bởi phân tích SEM. Hình ảnh SEM của GAC tinh khiết và
7

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước
nhóm 04
GAC và RHA đã <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> BPA được hiển thị trong hình 3.2.
Hình 3.2. SEM BPA và GAC ban đầu và sau khi <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>
Hình ảnh SEM của RHA cho thấy <strong>sự</strong> có mặt của cấu trúc dạng sợi tuyến tính với
nhiều lỗ và cấu trúc giống bộộ xương.Ngoài ra, RHA có ít lỗ hơn <strong>so</strong> với GAC.
Quang phổ FTIR của các chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> được thể hiện trong hình 3.3. Peak rộng
trong khoảng 3,100-3,700 cm -1 được quan sát thấy ở cả 2 chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>. Những peak này
là do có <strong>sự</strong> hiện diện của các nhóm OH trên bề mặt của chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>. Phổ FTIR cũng
cho thấy nhóm OH liên kết với các gốc methyl trong cả 2 chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>. Kéo dài tới 3,400
cm -1 có thể là do Si gắn với nhóm OH của nước. Peak yếu và rộng trong khoảng 1,600-
1,800 cm-1 cho thấy <strong>sự</strong> hiện diện của nhóm CO liên kết với xeton và andehit. Peak tại
1,600 cm -1 cũng có thể do các hydro carbon được liên kết với nhóm cacbonyl. Peak ở
mức 1,100 cm -1 là do <strong>sự</strong> linh động của nhóm chức c CO có trong lactones. Cấu trúc CH
thơm và carboxyl-carbonate rbonate được xác định bởi những peak trong khoảng 1,360-1,420 cm -
1 . Các dải yếu và rộng không cung cấp thông tin xác thực về các chất khác trên bề mặt
của RHAvà GAC. FTIR của RHA hay GAC là khác nhau, do đó ó có các <strong>loại</strong> nhóm chức
khác nhau trên bề mặt của RHA và GAC. FTIR của vật liệu <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> ban đầu (RHA hoặc
GCA) và vật liệu <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> đã ã chứa BPA là tương tự, tuy vậy có <strong>sự</strong> thay đổi biên các peak
trước và sau khi <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> chỉ ra rằng quá trình <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> chủ yếu là vật lý tự nhiên.
8

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước
nhóm 04
Hình 3.3. Quang phổ FTIR của các chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> trước và sau khi <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>
3.2. Ảnh hưởng của khối lượng chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> và pH
Ảnh hưởng của khối lượng chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> (m) với <strong>sự</strong> <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> BPA thể hiện trong hình 3.4.
9

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước
nhóm 04
Hình 3.4. Hiệu quả <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> BPA của RHA (t = 180 phút, pH 6 , T = 30˚C, C0 =
100 mg/L) và GAC (t = 120 phút, pH 6, T = 30˚C, C0 = 100 mg/L).
Hình trên cho thấy là GAC hiệu quả hơn RHA trong việc <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> BPA.
Ảnh hưởng của pH được hiển thị trong hình 3.5
10

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước
nhóm 04
Hình 3.5. Ảnh hưởng của pH lên <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> BPA của RHA (t = 180 phút, m = 30
g/L, T = 30˚C, C 0 = 100 mg/L) và GAC (t = 120 phút, m = 20 g/L, T = 30˚C, C 0 = 100
mg/L).
Các giá trị khác nhau của pH dao động 2-12 có được điều chỉnh với dung dịch HCl và
NaOH. Kết quả chỉ ra rằng hiệu suất xử lý không bị ảnh hưởng nhiều bởi thay đổi pH. Nó
có thể là do tính chất vật lý của quá trình <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> khi chứng minh <strong>bằng</strong> các FTIR và phân
tích nhiệt động lực học (được đưa ra trong phần sau). <strong>Nghiên</strong> <strong>cứu</strong> ở các phần sau được
thực hiện ở pH tự nhiên của dung dịch BPA.
3.3. Ảnh hưởng của nồng độ BPA ban đầu
Ảnh hưởng của C 0 được thể hiện trong hình 3.6. Hiệu quả <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> ỏ BPA giảm đáng
kể khi nồng độ dung dịch BPA tăng từ 20 lên 350 mg/L. Ở nồng độ BPA t<strong>hấp</strong> hơn, phần
trăm <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> cao vì số lượng các phân tử bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> cạnh tranh cho cùng một vị trí <strong>hấp</strong>
<strong>phụ</strong> là ít hơn <strong>so</strong> với ở nồng độ BPA cao. Do đó, nồng độ C 0 cao hơn thì hiệu quả <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong>
BPA t<strong>hấp</strong>.
11

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước
nhóm 04
Hình 3.6. Ảnh hưởng của nồng ng độ BPA ban đầu trong việc <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> BPA <strong>bằng</strong> RHA (t =
180 phút, pH 6, m = 30 g/L, C 0 = 10–400 mg/L) và GAC (t = 120 phút, pH 6, m = 20 g/L,
C 0 = 10–400 mg/L).
3.4. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc và động học của <strong>sự</strong> <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>
Kết quả được thể hiện trong hình3.7 chỉ ra rằng đối với một nồng độ BPA cụ thể, phần
trăm <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> BPA tăng cùng với <strong>sự</strong> gia tăng thời gian tiếp xúc.
12

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước nhóm 04
Hình 3.7. Ảnh hưởng của thời gian với việc <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> BPA bởi RHA (m = 30 g/L, pH 6, T
= 30˚C, C 0 = 100 mg/L) vàGAC (m = 20 g/L, pH 6, T = 30˚C, C 0 = 100 mg/L)
Đối với thời gian xử lý lâu hơn, các chất bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> có khả năng khuếch tán xa hơn và
vượt qua sức kháng cho đến khi đạt được cân <strong>bằng</strong>.
Sự <strong>hấp</strong> thu nhanh chóng của chất bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> được quan sát trong 30 phút đầu tiên của quá
trình <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>. Tỷ lệ <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> cao lúc đầu và sau một thời gian, trở nên kém đi cho thấy
rằng bề mặt <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> có giới hạn. Sau một thời gian, nồng độ BPA trong pha nước và trên
bề mặt chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> đạt trạng thái cân <strong>bằng</strong> và do đó không còn khả năng <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>.
Quá trình <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> của BPA trên RHA và GAC đã được nghiên <strong>cứu</strong> <strong>bằng</strong> cách sử dụng
mô hình động học cụ thể là pseudo-first-order (mô hình bậc nhất), pseudo-second-order
(mô hình bậc hai), và các mô hình khuếch tán trong hạt (intraparticle diffusion models).
Phương trình mô hình bậc nhất được biểu diễn dưới dạng toán học như sau:
Trong đó: q t là lượng chất bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> được <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> tại thời điểm t (mg/g),
q e là khả năng <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> ở trạng thái cân <strong>bằng</strong> (mg/g)
k f là hằng số mô hình bậc nhất
Phương trình mô hình bậc hai gồm các dạng sau đây:
Trong đó: k s là hằng số tốc độ mô hình bậc hai (g/phút mg).
Tốc độ <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> ban đầu, h (mg/g phút) được xác định là:
Các giá trị phù hợp nhất của các thông số động học như k f , h, q e , và k s được thể hiện
trong bảng 3.1.
Bảng 3.1. Các thông số động học
13

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước nhóm 04
Giá trị hệ số tương quan (R 2 ) cho thấy các dữ liệu động học <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> phù hợp nhất với mô
hình bậc hai cho cả hai chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>. Ta thấy rằng các giá trị h và q e của GAC thì cao
hơn RHA cho cùng C 0 .
3.5. Mô hình khuếch tán nội phân tử/ tốc độ điều khiển
Trong quá trình <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>, việc vận chuyển chất bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> từ dung dịch tới bề mặt của
chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>, bao gồm các bước sau đây:
(a) chuyển động của chất bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> từ dung dịch tới bề mặt của chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> gọi là
phủ một lớp màng mỏng (film) hay phân tán bên ngoài.
(b) chuyển giao chất bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> từ lớp biên đến bề mặt
(c) <strong>sự</strong> khuếch tán của phân tử BPA đến điểm <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> hoặc <strong>bằng</strong> quá trình khuếch tán
vào các lỗ rỗng hoặc thông qua cơ chế khuếch tán bề mặt rắn
(d) <strong>sự</strong> <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> của chất bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> tại các điểm <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>.
Cơ chế <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> của BPA vào RHA và GAC đã được nghiên <strong>cứu</strong> <strong>bằng</strong> mô hình
khuếch tán vào bên trong hạt:
q t = k id t 1/2 + I (6)
k id :được xác định là hằng số tốc độ khuếch tán vào trong hạt (mg/g min ½)
I :là hằng số, được biểu thị từ mối quan hệ giữa q e và t 0.5 . Giá trị của I được hình dung
như độ dày của lớp biên.
14

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước
nhóm 04
Hình 3.8.Đồ thị Webber-Morris <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> BPA <strong>bằng</strong> RHA và GAC
Hình 3.8 cho thấy một mối liên hệ giữa q và t 0.5 ở nồng độ khác nhau của BPA đối với
các chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>.Các đường trong hình.8 không đi qua gốc dẫn đến kết luận rằng có <strong>sự</strong>
khác biệt trong tốc độ ban đầu u và tốc độ cuối cùng của <strong>sự</strong> <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>. Từ đồ thị này, rõ ràng
các biểu đồ là đa tuyến. Các phần tuyến tính đầu tiên đại diện khuếch tán trên lỗ rỗng to
hoặc khuếch tán bề mặt và có thể được quy cho giai đoạn cân <strong>bằng</strong> dần với khuếch tán
trong hạt đang chiếm ưu thế. Phần tuyến tính thứ hai đại diện cho khuếch tán lỗ trung và
quá trình khuếch tán vào trong hạt. Giá trị của k id.1 , I 1 , k id,2 , I 2 được thể hiện trong bảng
1. Từ kết quả trên, quan sát thấy rằng giá trị k id của phần tuyến tính đầu u tiên gấp khoảng
sáu lần của phần thứ hai mà biểu thị tốc độ cao hơn của <strong>sự</strong> <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>. Từ Bảng 1, điều đó
chứng minh rằng nếu tăng nồng ng độ, thì giá trị của k id tăng.
3.6. <strong>Nghiên</strong> <strong>cứu</strong> đường đẳng
nhiệt <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>
Nhiệt độ hoạt động trong quá trình <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> ảnh hưởng đến <strong>sự</strong> cân <strong>bằng</strong> <strong>hấp</strong> thu trong
dung lượng khác nhau. Đồ thị của q e , <strong>so</strong> với C e cho BPA-RHA và BPA-GAC được thể
hiện trong hình 3.9 tại nhiệt độ
khác nhau (15, 30, 45˚C).
15

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước
nhóm 04
Hình 3.9. Đường <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> đẳng nhiệt ở nhiệt độ khác nhau để <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> BPA bởi RHA và
GAC
Quá trình <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> thường được coi làquá trình tỏa nhiệt, và khảả năng <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>
giảm khi nhiệt độ tăng. Tuy nhiên, trong nghiên <strong>cứu</strong> này, trái với quan sát bình thường,
<strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> tăng khi tăng nhiệt độ
cho cả hai chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>. Tăng khả năng <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> có thể là
do hoạt hoá của vị trí mới do tăng nhiệt độ cũng như tăng tính di động của các phân tử
BPA ở nhiệt độ cao. Khuyếch tán được tác động bởi nhiệt độ và nó góp phần trong việc
tăng cường khả năng <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> của chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> khi tăng nhiệt độ, , quá trình <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> được
kiểm <strong>so</strong>át bởi quá trình khuếch tán, như đã nói trong các phần trước đó.
Mối quan hệ giữa số lượng chất bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> trên vật liệu <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> và nồng
độ trong dung dịch ở trạng thái cân <strong>bằng</strong> ở bất kỳ nhiệt độ không đổi được c gọi là <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>
đẳng nhiệt.Mô hình đường đẳng nhiệt Langmuir đơn lớp <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> với năng lượng bề mặt
đồng nhất và không có <strong>sự</strong> chuyển đổi của chất tan. Mô hình đường đẳng nhiệt Freundlich
là áp dụng cho các bề mặt không đồng nhất.Mô hình này giả định rằng mỗi vị trí có năng
lượng liên kết khác nhau và các vị trí có năng lượng liên kết mạnh hơn được chiếm giữ
đầu tiên.Đường đẳng nhiệt Temkin sẽ giải thích <strong>sự</strong> tương tác giữa chất bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> và chất
<strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>. Trong này mô hình, giả định rằng <strong>sự</strong> giảm nhiệt của các phân tử <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> là
tuyến tính trong một phạm vi. Các giá trị của tham số cho mô hình đường đẳng nhiệt
khác nhau cụ thể là Langmuir, Freundlich, và Temkin được đánh giá và được trình bày
trong bảng 2 cùng với các giá trị R 2 ở nhiệt độ khác nhau.
16

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước
nhóm 04
Bảng 3.2. Thông số đường đẳng nhiệt cho việc <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> Bisphenol-A <strong>bằng</strong> RHA (t = 3 h,
m = 30 g / L) và GAC (t = 3 h, m = 20 g / L)
Đối với đường đẳng nhiệt Langmuir, <strong>sự</strong> gia tăng trong giá trị của tham số (Q và b)
với tăng nhiệt độ khẳng định tính chất thu nhiệt của quá trình. Từ bảng 2, có thể được
quan sát rằng các giá trị của 1/n cho đường đẳng nhiệt Freundlich là nhỏ hơn 1 tại tất cả
các nhiệt độ cũng như cho cả hai chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>, do đó khả năng <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> của BPA là thuận
lợi trên cả hai chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>.
3.7. Ước lượng của các thông số nhiệt động lực học
Phương trình sau đây được sử dụng để xác định các thông số nhiệt động lực học
= ∆
= ∆ ∆ 1
Trong đó: ∆G˚ là <strong>sự</strong> thay đổi năng lượng tự do (kJ / mol)
R là hằng số khí (8,314 J / mol K)
T là nhiệt độ (K)
K ads là hằng số cân <strong>bằng</strong> cho BPA giữa các dung dịch và bề mặt vật liệu
<strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>
∆H˚ là <strong>sự</strong> thay đổi về enthalpy (kJ / mol)
∆S˚ là thay đổi i entropy (kJ / mol K).
K ads được đánh giá từ ln (q e / C e ) <strong>so</strong> với q e . Giá trị của tất cả các tham số được liệt
kê trong bảng 3.3.
Bảng 3.3. Tham số nhiệt động lực cho <strong>sự</strong> <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> của Bisphenol-A <strong>bằng</strong> RHA (t = 3 h, m
= 30 g / L) và GAC (t = 2 h, m = 20 g / L)
Giá trị ∆G˚ là âm cho thấy quá trình <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> dẫn đến <strong>sự</strong> sụt giảm trong ∆G˚ và
rằng quá trình <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> là có thể thực hiện được và tự phát. Nói chung, giá trị của ∆G˚ là
17

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước nhóm 04
giữa -20 và 0 kJ / mol cho <strong>hấp</strong> thu vật lý; và trong khoảng -80 đến -400 kJ/mol cho <strong>hấp</strong>
thu hóa học. Hầu hết các giá trị ∆G˚ nằm giữa -20 và 0 kJ/mol chỉ ra rằng <strong>sự</strong> <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> của
BPA vào RHA và GAC là thuộc vật lý trong tự nhiên. Giá trị dương của ∆H˚ chỉ ra bản
chất thu nhiệt khi <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> BPA vào GAC và RHA. Rắn/lỏng và quá trình <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> hoàn
thành trong hai bước: bước đầu tiên liên quan đến việc giải <strong>hấp</strong> của phân tử nước <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>
trước đó và trong bước thứ hai, chất bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> trên chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>. Quá trình cạnh
tranh cần trao đổi phân tử nước <strong>bằng</strong> phân tử BPA. Cần năng lượng để hoàn thành quá
trình này do đó <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> của BPA là thu nhiệt. Trong <strong>hấp</strong> thu vật lý, mối quan hệ giữa
chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> và chất bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> là tương tác lực van der Walls và ∆H˚ thường trong
khoảng 5-10 kJ/mol cho giai đoạn <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> pha lỏng. Trong trường hợp của <strong>hấp</strong> thu hóa
học, một liên kết hóa học được hình thành giữa các phân tử bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> và bề mặt; nói
chung năng lượng <strong>hấp</strong> thu hóa học trong khoảng 30-70 kJ/mol. Gá trị được đưa ra trong
bảng 3 cho thấy <strong>sự</strong> <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> cho BPA lên RHA và GAC là do <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> vật lý. Các giá trị
dương của ∆S˚ cho thấy tăng tính ngẫu nhiên tại bề rắn/dung dịch với một số thay đổi về
cấu trúc trong chất bị <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> và các chất <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong>. Giá trị ∆S˚ dương cũng tương ứng với
mức độ tăng tính tự do của <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> BPA.
4.1. Kết luận
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Dựa vào các kết quả thực nghiệm thu được khi nghiên <strong>cứu</strong><strong>so</strong> <strong>sánh</strong> <strong>sự</strong> <strong>hấp</strong> thụ <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong>
<strong>bisphenol</strong>-A trong dung dịch nước <strong>bằng</strong> tro trấu và carbon hoạt tính dạng hạt, có thể rút
ra một số kết luận sau:
Một, điều kiện tối ưu cho dung dịch chứa 100 mg / L BPA là: liều lượng <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> là 30 g /
L đối với RHA và là 20 g / L đối với GAC; thời gian = 3 h cho RHA và 2 h cho GAC tại
pH tự nhiên của các dung dịch.
Hai, khi tối ưu hóa điều kiện xử lý, hiệu suất <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> BPA của RHA và GAC lần lượt
được phát hiện là 73,2% và 94%. Khả năng <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> để <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> BPA của GAC tốt hơn <strong>so</strong>
với RHA.
Ba, mô hình đại diện tốt nhất cho RHA và GAC là mô hình đường đẳng nhiệt Freundlich
và Temkin. Sự <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> của BPA lên trên GAC và RHA là quá trình thu nhiệt trong tự
nhiên.
18

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước nhóm 04
4.2. Khả năng áp dụng của nghiên <strong>cứu</strong> tại Việt Nam
Hiện nay, việc phát triển nhanh chóng của các khu công nghiệp và đô thị tại Việt Nam đã
và đang là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.Trong đó, nguồn gây ô
nhiễm chủ yếu là chất thải từ các nhà máy, các hóa chất được sử dụng trong công nghiệp
và nông nghiệp. Một trong những hóa chất ảnh hưởng nhiều nhất tới sức khỏe con người
cũng như quá trình ô nhiễm nguồn nước chính là nhóm chất gây rối loạn nội tiết (EDCs),
đặc biệt là Bisphenol-A (BPA). BPA là một hóa chất công nghiệp quan trọng, được sử
dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất chất dẻo, polyme.
<strong>Nghiên</strong> <strong>cứu</strong> “Sự phân bố của Bisphenol-A trong nước bề mặt và trầm tích tại một số khu
vực miền Bắc và miền Trung Việt Nam” và “Groundwater screening for 940 organic
micro-pollutants in Hanoi and Ho Chi Minh City, Vietnam” cho thấy BPA xuất hiện
trong hầu hết các mẫu nước mặt, nước ngầm, trầm tích tại các vùng của Việt Nam, cụ thể
là các điểm lấy mẫu khu vực sông Hồng, sông Hương, sông Đồng Nai… vì đây là nơi
tiếp nhận các nguồn nước thải từ các khu công nghiệp lớn cũng như nước thải sinh hoạt
dọc các khu dân cư dọc hệ thống sông.
Bảng 4.1. Địa điểm phân bố và nồng độ BPA trong nước mặt và trầm tích
Nguồn:“Sự phân bố của Bisphenol-A trong nước bề mặt và trầm tích tại một số khu vực
miền Bắc và miền Trung Việt Nam”
Tuy hàm lượng BPA trong các mẫu đều nằm trong ngưỡng cho phép, nhưng với tính chất
tích lũy được trong cơ thể sinh vật của PBA thì khả năng gây ảnh hưởng tới con người
của hóa chất này là rất lớn. Bên cạnh đó, hàm lượng BPA trong nước ngầm, nước mặt,
nước thải ra môi trường đang có xu hướng ngày càng gia tăng và gây ảnh hưởng nghiêm
trọng tới môi trường, con người, sinh vật khác nếu không có biện pháp kiểm <strong>so</strong>át, xử lí
phù hợp như hiện nay.
Mặt khác, theo thống kê năm 2014, sản lượng lúa cả nước đạt 44,84 triệu tấn, tăng 80,4
vạn tấn <strong>so</strong> với năm 2013, và có xu hướng tiếp tục tăng trong những năm tiếp theo. Đây là
19

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước nhóm 04
nguồn phát sinh vỏ trấu với số lượng không nhỏ.Tuy nhiên hiện nay, vỏ trấu chủ yếu
được sử dụng như chất đốt, phân bón trong nông nghiệp.Một lượng vỏ trấu đang được
nghiên <strong>cứu</strong> và sử dụng làm vật liệu lọc nước, sản xuất khí gas sinh học nhưng không
đáng kể.Phần còn lại trở thành <strong>phụ</strong> phẩm nông nghiệp không được xử lí hoặc xử lí chưa
đúng cách, trở thành nguồn gây ô nhiễm môi trường đất, nước và không khí.
Bên cạnh đó, nghiên <strong>cứu</strong> “So <strong>sánh</strong> <strong>sự</strong> <strong>hấp</strong> thụ <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> <strong>bisphenol</strong>-A trong dung dịch nước
<strong>bằng</strong> tro trấu và carbon hoạt tính dạng hạt” đã chỉ ra được những tiềm năng của ứng dụng
tro trấu trong xử lý BPA thông qua các thông số như nồng độ ban đầu (C o ), liều lượng
<strong>hấp</strong> thụ (m), nhiệt độ (T), pH, và thời gian (t) cũng như hiệu suất <strong>hấp</strong> thu BPA. So <strong>sánh</strong>
với GAC, mặc dù khả năng <strong>hấp</strong> thụ <strong>loại</strong> <strong>bỏ</strong> BPA của RHA có một số hạn chế, nhưng
GAC có giá thành cao, khả năng tái sinh không lớn lại làm tăng giá thành sản phẩm. Với
nguồn vật liệu dồi dào, sẵn có, rẻ tiền như vỏ trấu tại Việt Nam, ứng dụng tro trấu làm vật
liệu <strong>hấp</strong> thụ xử lí BPA không những có những ưu điểm nhất định về mặc kinh tế mà còn
mở ra một hướng đi mới cho <strong>loại</strong> <strong>phụ</strong> phẩm nông nghiệp này.
Kết hợp các yếu tố: Hàm lượng BPA xuất hiện trong nước thải, nước ngầm, nước mặt
ngày càng gia tăng và những nguy hiểm tiềm tàng của nó tới sức khỏe con người; nguồn
vỏ trấu dồi dào, sẵn có, giá thành rẻ cũng như ưu thế vượt trội về mặt kinh tế khi sử dụng
RHA <strong>so</strong> với GAC khi xử lý BPA trong nước đã khẳng định nhiều tiềm năng ứng dụng
của đề tài nghiên <strong>cứu</strong> này tại Việt Nam.
20

Báo cáo chuyên đề ô nhiễm nước nhóm 04
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]Ad<strong>so</strong>rptive removal of <strong>bisphenol</strong>-A by rice husk ash and granular activated
carbon—A comparative study, tác giả P. Sudhakar, Indra Deo Mall*, Vimal Chandra
Srivastava
[2]Hanh Thi Duong, Kiwao Kadokami, Hong Thi Cam Chau, Trung Quang Nguyen,
Thao Thanh Nguyen, Lingxiao Kong (2015). Groundwater screening for 940 organic
micro-pollutants in Hanoi and Ho Chi Minh City, Vietnam.Environmental Science and
Pollution Research.
[3]Trần Tân Văn, NHỮNG VẤN ĐỀ BỆNH HỌC LIÊN QUAN TỚI CÁC HÓA CHẤT
GÂY RỐI LOẠN NỘI TIẾT.(http://idm.gov.vn/nguon_luc/Xuat_ban/2008/a309/a51.htm)
[4] Hồ Mỹ Dung, Trần Thị Liễu, Nguyễn Phạm Châu, Hoàng Thị Tuệ Minh, Lý Thu Hà
(2004). Sự phân bố của Bisphenol- A trong nước bề mặt và trầm tích tại một số khu vực
miền Bắc và miền Trung Việt Nam.Hội nghị Khoa học cán bộ nữ 9, Hà Nội.
[5]Trung tâm Nông nghiệp và Thống kê, Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn (2014).
Báo cáo kết quả thực hiện kế hoạch và cả năm 2014 ngành nông nghiệp và phát
triển nông
thôn(http://www.mard.gov.vn/Lists/appsp01_statistic/Attachments/87/Baocao_12_2014.pdf)
[6] Loại <strong>bỏ</strong> fluoride trong nước <strong>bằng</strong> phương pháp <strong>hấp</strong> <strong>phụ</strong> sử dụng tro trấu phủ alumium
hydroxide (Huỳnh Thị Nhi, 2015)
[7]. http://voer.edu.vn/c/su-hap-phu-ad<strong>so</strong>rption/4d06b941/a21b8bc3
[8]https://en.wikipedia.org/wiki/Bisphenol_A
[9]. http://www.<strong>bisphenol</strong>-a.org/human/consafety.html
[10]. http://www.jesc.ac.cn/jesc_cn/ch/reader/create_pdf.aspx?file_no=2008200320
[11].https://vi.wikipedia.org/wiki/K%C3%ADnh_hi%E1%BB%83n_vi_%C4%91i%E1%
BB%87n_t%E1%BB%AD_qu%C3%A9t
[12]. http://diendanvatlychatran.forumakers.com/t95-topic
21