Khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành Quản lý môi trường: Nghiên cứu khả năng hấp phụ dầu khoáng của vỏ sầu riêng bổ sung acid béo.pdf (Vỏ sầu riêng)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DẦU KHOÁNG CỦA VỎ SẦU RIÊNG BỔ SUNG ACID BÉO Ngành : Kỹ thuật môi trường Chuyên ngành : Quản lý môi trường Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS. Thái Văn Nam TS. Nguyễn Thị Thanh Phượng Sinh viên thực hiện MSSV: 1151080152 : Trịnh Trọng Nguyễn Lớp: 11DMT03 Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2015 Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DẦU KHOÁNG CỦA VỎ SẦU RIÊNG BỔ SUNG ACID BÉO Ngành : Kỹ thuật môi trường Chuyên ngành : Quản lý môi trường Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS. Thái Văn Nam TS. Nguyễn Thị Thanh Phượng Sinh viên thực hiện MSSV: 1151080152 : Trịnh Trọng Nguyễn Lớp: 11DMT03 Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin “CAM ĐOAN, đồ án tốt nghiệp này được tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Thái Văn Nam, trưởng khoa Công nghệ Sinh học – Thực phẩm – Môi trường, Đại học Công nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh và TS. Nguyễn Thị Thanh Phượng, phó viện trưởng Viện Môi trường và Tài Nguyên, Thành Phố Hồ Chí Minh. Tôi xin cam đoan những nội dung, các số liệu và trích dẫn trong đồ án tốt nghiệp là hoàn toàn trung thực. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về những lời cam đoan của mình. TP. HCM, tháng 8 năm 2015 Sinh viên Trịnh Trọng Nguyễn LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành bài báo cáo nghiên cứu này cho phép tôi được gửi lời cảm ơn đến Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh, Khoa Công nghệ Sinh học – Thực phẩm – Môi trường, Viện Môi trường và Tài nguyên TP. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho tôi mượn dụng cụ và phòng thí nghiệm để tiến hành nghiên cứu đề tài này. Đặc biệt, tôi xin cảm ơn thầy PGS. TS Thái Văn Nam và TS. Nguyễn Thị Thanh Phượng đã trực tiếp hướng dẫn và làm cố vấn cho em trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Tuy nhiên, do trong thời gian có hạn cũng như kinh nghiệm còn hạn chế nên trong bài báo cáo kết quả nghiên cứu của tôi sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, hạn chế nhất định. Vì vậy, tôi rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các quý thầy cô để giúp tôi có thể bổ sung, hoàn thành tốt bài báo cáo này. Tôi xin chân thành cảm ơn! TÓM TẮT Vỏ sầu riêng, một loại phế phẩm nông nghiệp, được bổ sung acid béo nhằm tăng các thành phần ưa dầu và hạn chế khả năng ưa nước, sử dụng để làm vật liệu hấp phụ để loại bỏ dầu trong nước. Cấu trúc và hình thái bề mặt của vật liệu được xác định dưới kính hiển vi với độ phóng đại 1,3×10 lần. Các kết quả khảo sát, so sánh khả năng hấp phụ dầu của VSR trước (VSR–M) và sau khi bổ sung acid béo (VSR–AS) cho thấy khả năng hấp phụ dầu của VSR–M (0,4604g/g) được cải thiện hơn nhiều so với vật liệu VSR–M (0,2340g/g). Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ như lượng dầu trước hấp phụ, kích thước vật liệu, thời gian hấp phụ, pH của dung dịch và dung lượng hấp phụ cực đại cũng được khảo sát. Kết quả thu được như sau: lượng dầu trước hấp phụ tối ưu 0,5ml; kích thước hạt vật liệu từ 0,15–0,3mm; thời gian hấp phụ tối ưu 20 phút; pH của dung dịch trong khoảng 6,5–9,3 và dung lượng hấp phụ cực đại là 0,4604g/g, các thí nghiệm được thực hiện ở nhiệt độ phòng thí nghiệm với độ ẩm của vật liệu là 5%. MỤC LỤC MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 1. ĐẶT VẤN ĐỀ..........................................................................................................1 2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ....................................................................................1 2.1 Mục tiêu lâu dài ..................................................................................................5 2.2 Mục tiêu cụ thể....................................................................................................5 3. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI ........................................................................................5 4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN .............................................................. 5 4.1 Khoa học .............................................................................................................5 4.2 Thực tiễn .............................................................................................................6 5. TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI ........................................................................................6 6. CẤU TRÚC CỦA ĐỒ ÁN .......................................................................................6 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .........................................................................................8 1.1 HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM DẦU TẠI VIỆT NAM ..............................................8 1.1.1 Sự cố tràn dầu ở Việt Nam từ năm 2004 đến nay ............................................8 1.1.2 Nồng độ dầu tại một số cảng biển Việt Nam ...................................................8 1.1.3 Ô nhiễm dầu từ các cơ sở công nghiệp và dân cư đô thị ............................... 10 1.1.4 Ô nhiễm dầu tại các khu vực tổng kho xăng dầu ...........................................10 1.1.5 Ảnh hưởng của sự cố tràn dầu .......................................................................11 1.2 VỎ SẦU RIÊNG ..................................................................................................14 1.2.1 Nguồn gốc của VSR ......................................................................................14 1.2.2 Ngành trồng sầu riêng ở Việt Nam ................................................................ 15 1.3 QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ ......................................................................................18 1.3.1 Khái niệm hấp phụ .........................................................................................18 1.3.2 Cơ chế của quá trình hấp phụ ........................................................................18 1.3.3 Phân loại quá trình hấp phụ ...........................................................................19 1.4 CÁC LOẠI VẬT LIỆU HẤP PHỤ DẦU HIỆN NAY........................................19 1.4.1 Vật liệu hấp phụ dầu hữu cơ tổng hợp ...........................................................19 1.4.2 Vật liệu hấp phụ dầu hữu cơ có nguồn gốc thiên nhiên ................................ 20 1.4.3 Vật liệu hấp phụ dầu vô cơ ............................................................................20 1.5 CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN .....................................................................21 i 1.5.1 Các nghiên cứu về vật liệu hấp phụ dầu ........................................................21 1.5.2 Các nghiên cứu về khả năng hấp phụ của vỏ sầu riêng .................................23 1.5.2.3 Kết luận .......................................................................................................25 CHƯƠNG 2. NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .....26 2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ................................................................................26 2.1.1 Nội dung 1. Tổng hợp, biên hội các tài liệu có liên quan .............................. 26 2.1.2 Nội dung 2: Chế tạo vật liệu hấp phụ từ VSR ...............................................26 2.1.3 Nội dung 3: Khảo sát hình thái bề mặt và màu sắc của VLHP .....................26 2.1.4 Nội dung 4. Khảo sát khả năng hấp phụ dầu .................................................26 2.1.5 Nội dung 5. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ ..............26 2.1.6 Nội dung 6. Khảo sát dung lượng hấp phụ cực đại .......................................26 2.1.7 Nội dung 7. So sánh khả năng hấp phụ dầu của VSR với một số vật liệu khác .........................................................................................................................26 2.2 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU .................................................................................27 2.2.1 Nguyên liệu ....................................................................................................27 2.2.2 Hóa chất .........................................................................................................27 2.2.3 Thiết bị, dụng cụ ............................................................................................ 28 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................................................30 2.3.1 Phương pháp luận ..........................................................................................30 2.3.2 Phương pháp cụ thể (phương pháp thực tiễn) ................................................33 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................. 46 3.1 CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ VSR ........................................................46 3.1.1 Vật liệu 1 (VSR–M) .......................................................................................46 3.1.2 Vật liệu 2 (VSR–AS) .....................................................................................46 3.2 HÌNH THÁI BỀ MẶT, MÀU SẮC CỦA VẬT LIỆU ........................................48 3.2.1 Cấu tạo ...........................................................................................................48 3.2.2 Kết quả chụp dưới kính hiển vi......................................................................48 3.2.3 Độ ẩm của vật liệu .........................................................................................49 3.3 KẾT QUẢ HẤP PHỤ DẦU CỦA VSR–M .........................................................49 3.4 KẾT QUẢ HẤP PHỤ DẦU CỦA VSR–AS .......................................................51 3.4.1 Dung lượng hấp phụ dầu của VSR–AS .........................................................51 3.4.2 Đặc tính kỵ nước – ưa dầu của vật liệu VSR–AS..........................................54 ii 3.4.3 Khả năng nổi của vật liệu trong nước ............................................................ 56 3.4.4 So sánh kết quả hấp phụ dầu của VSR–M và VSR–AS 1:4 ..........................59 3.5 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ ..........................60 3.5.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng dầu đến quá trình hấp phụ ...............60 3.5.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt đến quá trình hấp phụ ........63 3.5.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến quá trình hấp phụ ...67 3.5.4 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ ..........................70 3.5.5 Kết quả khảo sát khả năng hấp phụ cực đại ...................................................75 3.6 SO SÁNH KHẢ NĂNG HẤP PHỤ DẦU VỚI CÁC VẬT LIỆU HẤP PHỤ KHÁC ........................................................................................................................80 KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ ...........................................................................................81 1. KẾT LUẬN ............................................................................................................81 2. KIẾN NGHỊ ...........................................................................................................82 3. PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN .......................................................................82 TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................83 iii TỪ VIẾT TẮT, CÁC KÝ HIỆU 1. Các từ viết tắt Phân tích phương sai ANOVA ANalysis Of VAriance CMC Carboxy Methyl Cellulose CPC Cation hexadexylPiridin Clorua monohydrate Chất hoạt động bề mặt Diesel Oil Dầu diesel DO ĐH Đại học HST Hệ sinh thái KAERI Korea Atomic Energy Research Institute Viện nghiên cứu năng lượng nguyên tử Hàn Quốc LSD Least Significant Difference Giới hạn sai số nhỏ nhất Nhà sản xuất NSX O/W Nhũ dầu trong nước Oil/Water PGS Phó giáo sư PTN Phòng thí nghiệm ppm parts per million SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TSKH Tiến sĩ khoa học VFEJ Vietnam Forum of Environmental Journalists Diễn đàn các Nhà báo Môi trường Việt Nam VLHP Vật liệu hấp phụ VSR Vỏ sầu riêng 2. Các ký hiệu VSR – AS Vỏ sầu riêng bổ sung acid béo VSR – M Vỏ sầu riêng thô VSR – R Vỏ sầu riêng sau khi sấy khô iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Tỉ lệ các thành phần trong một quả sầu riêng. .............................................15 Bảng 1.2: Thống kê diện tích và sản lượng sầu riêng ở nước ta. .................................17 Bảng 2.1: Danh sách các dụng cụ, thiết bị sử dụng cho thí nghiệm ............................. 28 Bảng 3.1: Các thông số thử nghiệm khảo sát khả năng hấp phụ dầu của VSR–M ......50 Bảng 3.2: Các thông số thử nghiệm khảo sát khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS .....52 Bảng 3.3: Kết quả xử lý khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS ở các tỉ lệ phối trộn khác nhau ............................................................................................................................... 52 Bảng 3.4: Kết quả xử lý lượng VSR–AS chìm trong môi trường nước nhiễm dầu ở các tỉ lệ phối trộn với nhau so sánh với lượng dầu hấp phụ ................................................57 Bảng 3.5: So sánh khả năng hấp phụ và khả năng nổi của VSR–M và VSR–AS ........60 Bảng 3.6: Các thông số thử nghiệm khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng dầu ..............61 Bảng 3.7: Kết quả xử lý khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS 1:4 với các lượng dầu khác nhau so sánh với hiệu suất hấp phụ.......................................................................61 Bảng 3.8: Các thông số thử nghiệm ảnh hưởng của kích thước hạt ............................. 64 Bảng 3.9: Kết quả xử lý khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS ở các kích thước hạt khác nhau ............................................................................................................................... 65 Bảng 3.10: Các thông số thử nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc ........68 Bảng 3.11: Kết quả xử lý khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS ở các mốc thời gian khác nhau .......................................................................................................................68 Bảng 3.12: Các thông số thử nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH ............................... 70 Bảng 3.13: Kết quả xử lý khả năng hấp phụ dầu của VSR–AS ở các môi trường pH khác nhau .......................................................................................................................73 Bảng 3.14: Xác định các thông số của đường đẳng nhiệt hấp phụ ............................... 75 Bảng 3.15: Các hằng số Langmuir và hệ số tương quan ..............................................77 Bảng 3.16: Các hằng số Freundlich và hệ số tương quan.............................................78 Bảng 3.17: Độ hấp phụ dầu thực tế của VSR–AS ........................................................79 Bảng 3.18: Kết quả hấp phụ dầu của một số vật liệu hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên 80 v