Vỏ trấu (RH) là một phế phẩm nông nghiệp ít có tính kinh tế vì hàm lượng SiO2 cao trong RH không có nhiều lợi ích cho vật nuôi cũng như ảnh hưởng đến sức khỏe của con người. Do đó, nguồn nguyên liệu này có giá rất thấp khoảng 3000 đồng/kg. Tuy nhiên RH lại có nhiều ứng dụng trong đời sống hằng ngày như làm chất đốt, làm phân bón, chất độn, sản xuất điện năng, làm vật liệu xây dựng, sản xuất SiO2 - chất được sử dùng nhiều trong lĩnh vực xây dựng, luyện thủy tinh, lọc nước.
Trong những năm gần đây, không chỉ RH mà than của nó cũng được dùng làm vật liệu hấp phụ để tách các chất hữu cơ và vô cơ như tách các chất màu hay kim loại nặng gây ô nhiễm trong nước mang lại hiệu quả rất khả quan. Chính vì lý do đó mà việc triển khai đề tài - ”Nghiên cứu điều chế, biến tính than hoạt tính từ vỏ trấu và ứng dụng trong xử lý kim loại nặng và nước thải dệt nhuộm” do Cơ quan chủ trì đề tài là Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TPHCM phối hợp với chủ nhiệm đề tài PGS.TS Phan Đình Tuấn cùng thực hiện nhằm mục đích tận dụng nguồn liệu rẻ tiền, dễ tìm và bảo vệ môi trường. Đồng thời nâng cao giá trị kinh tế của vỏ trấu (RH) là hết sức cần thiết. Đây là nghiên cứu hứa hẹn sẽ tận dụng từ nông nghiệp để sản xuất sản phẩm than hoạt tính (AC) sử dụng cho xử lý môi trường một cách hiệu quả nhất.
Qua thời gian nghiên cữu, đề tài đã nghiên cứu thành công quy trình công nghệ sản xuất than trấu, đồng thời hoạt hoá than bằng phương pháp vật lý để tạo ra than trấu hoạt tính có bề mặt riêng trên 700 m2/g.
Điều kiện than hóa:
Nhiệt độ than hóa: 500 độ C. Thời gian than hóa: 60 phút. Khi đó khả năng hấp phụ iodine và methylene blue đạt giá trị tương ứng là 311.7 và 28.7 mg/g tương ứng.
Điều kiện hoạt hóa
Nhiệt độ: 800 độ C. Thời gian 30 phút. Khi đó khả năng hấp phụ iodine và methylene blue đạt giá trị tương ứng là 866 và 217.9 mg/g tương ứng
Điều kiện biến tính: Nồng độ HNO3 = 3 M Thời gian = 4 giờ.
Đề tài đã sử dụng than trấu hoạt tính để nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh hoạt, nước thải có chứa kim loại nặng, nước thải ngành sản xuất dược phẩm. Chế độ công nghệ để xử lý các loại nước thải đặc trong này như sau:
a1) Điều kiện xử lý Ni2+: pH = 6, hàm lƣợng than = 14 g/l, thời gian = 100 phút,
Khi đó khả năng hấp phụ Ni2+ đạt 18.2 ±0.5 mg/g
a2) Điều kiện xử lý Cd2+: pH = 6, hàm lƣợng than = 10 g/l, thời gian = 60 phút
Khi đó khả năng hấp phụ Cd2+ đạt 29.3± 0.4 mg/g
a3) Điều kiện xử lý methylene blue: pH = 8, hàm lượng than = 13 g/l, thời gian = 20 phút. Khi đó khả năng hấp phụ methylene blue đạt 361.9±3.3 mg/g.
Xử lý nước thải sinh hoạt bằng than hoạt tính:
Kết quả cho thấy khả năng xử lý TDS, TSS trong nước thải của than hoạt tính từ vỏ trấu đạt mức cho phép của quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt QCVN14: 2008/BTNMT.
Xử lý chất nhuộm màu dược phẩm erythrosin-b bằng than hoạt tính:
Than hoạt tính có hiệu quả trong việc loại bỏ các Erythrosin-B từ thuốc nhuộm trong dung dịch nước thải dược phẩm trong giai đoạn nén viên, ép vỉ,... với điều kiện trung tính. Các kết quả được thực nghiệm cho thấy than hoạt tính này có thể dƣợc sử dụng như một chất hấp phụ tốt tuy nhiên so với than hoạt tính sản xuất từ cây Bael hay các vật liệu aluminosilicat thì hiệu quả xử lý Erythrosin B chưa bằng. Khảo sát cho thấy liều lượng hấp phụ, nồng độ và thời gian có ảnh hưởng về lượng thuốc nhuộm Erythrosin-B được hấp phụ trên bề mặt than hoạt tính. Xem xét các hệ số của các giá trị thu được biểu diễn bằng các mô hình đường đẳng nhiệt Freundlich, nồng độ Erythrosin-B sau hấp phụ thấp hơn giá trị chuẩn cho thấy rằng quá trình này có tính khả thi và tự phát, tỏa nhiệt và giảm tính ngẫu nhiên tại giao diện chất rắn - chất tan.
Khả năng hấp phụ ammonia của than hoạt tính biến tính bằng acid nitric.
Khả năng xử lý ammonia của than biến tính HNO3 không đạt hiệu quả cao, do đó chúng tôi đề xuất điều kiện biến tính lần 2 để tăng hiệu suất hấp phụ: sau khi đã biến tính THT bằng HNO3 nồng độ 3M, ngâm than bằng dung dịch KOH 0,5M trong vòng 4 tiếng, rửa than đến khi pH cân bằng và đem sấy khô trong 24h. Tiến hành khảo sát tải trọng hấp phụ ammonia cực đại của than biến tính KOH đạt kết quả khá tốt, xấp xỉ 12,21 mg/L. Nghiên cứu diều kiện tối ưu để hấp phụ ammonia, ta được nồng độ ammonia ban đầu 40mg/L, thời gian hấp phụ 30 phút.
Quy trình công nghệ sản xuất than hoạt tính từ trấu.
Nguồn: NASATI