Vai trò của lignin và hemixenlulozơ đối với vật liệu than sinh học từ vỏ trấu trong xử lý nước thải

Bài viết Vai trò của lignin và hemixenlulozơ đối với vật liệu than sinh học từ vỏ trấu trong xử lý nước thải xem xét vai trò của lignin/hemixenlulozơ trong việc hình thành vật liệu than sinh học từ trấu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Vai trò của lignin và hemixenlulozơ đối với vật liệu than sinh học từ vỏ trấu trong xử lý nước thảiKỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC TRÁI ĐẤT, MỎ, MÔI TRƯỜNG BỀN VỮNG LẦN THỨ VDoi: 10.15625/vap.2022.0170VAI TRÒ CỦA LIGNIN VÀ HEMIXENLULOZƠ ĐỐI VỚI VẬT LIỆU THAN SINH HỌC TỪ VỎ TRẤU TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Phạm Hoàng Giang*, Phạm Thị Thúy, Nguyễn Mạnh Khải Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội TÓM TẮT Việc sử dụng nguyên liệu than sinh học từ phụ phẩm nông nghiệp để xử lý nước thải đang trở nên phổ 1 0Fbiến hơn trong nghiên cứu. Than sinh học từ trấu đang là một trong những hướng nghiên cứu được lựa chọnvì hiệu quả và thân thiện với môi trường. Mục tiêu của nghiên cứu này là xem xét vai trò củalignin/hemixenlulozơ trong việc hình thành vật liệu than sinh học từ trấu. Trấu được xử lý để loại bỏ lignin vàhemixenlulozơ, trước khi nung ở 400 oC trong 4 giờ để sản xuất nguyên liệu than sinh học. Hình ảnh SEMcủa vật liệu cho thấy sau khi loại bỏ lignin/hemixenlulozơ, vật liệu biến tính trở nên xốp hơn. Kết quả FTIRcũng cho thấy rằng các đỉnh đặc trưng của lignin và hemixenlulozơ đã bị loại bỏ khỏi các vật liệu biến đổi.Thời gian phản ứng và thí nghiệm nồng độ ban đầu được sử dụng để đánh giá khả năng loại bỏ chất hữu cơxanh methylen của than sinh học. Dựa trên điều này, các vật liệu không chứa lignin/hemixenlulozơ, mặc dù cóđộ xốp cao hơn, nhưng khả năng loại bỏ hữu cơ kém hiệu quả hơn, đặc biệt là các vật liệu không chứa lignin.Điều này cho thấy rằng các thành phần lignin/hemixenlulozơ đóng một vai trò trong vật liệu than sinh học. Từ khóa: Than sinh học, trấu, phụ phẩm nông nghiệp, xử lý nước thải. 1. MỞ ĐẦU Trong một vài thập kỷ gần đây, sự phát triển mạnh của kinh tế cũng như bùng nổ dân số đã tạora nhiều sức ép lên môi trường sống, một trong số đó là vấn đề ô nhiễm môi trường và ô nhiễm cácchất hữu cơ độc hại. Các hoạt động công nghiệp hay sinh hoạt của con người đã phát thải một sốlượng lớn các chất độc hại này vào môi trường đất và nước, cuối cùng tác động ngược lại tới conngười. Hấp phụ đã được chứng minh là một phương pháp hiệu quả và khả thi về mặt kinh tế để loạibỏ các chất gây ô nhiễm hữu cơ. Vì than sinh học có nhiều ưu điểm như nhiều loại nguyên liệu thôkhác nhau, chi phí thấp và có thể tái chế, nó có thể đạt được hiệu quả biến chất thải thành kho báukhi được sử dụng để xử lý môi trường [1]. Than sinh học được đặc trưng bởi diện tích bề mặt đặcbiệt lớn, cấu trúc xốp, các nhóm chức bề mặt và thành phần khoáng chất phong phú, khiến nó phùhợp để sử dụng làm chất hấp phụ nhằm loại bỏ các chất ô nhiễm khỏi dung dịch nước [2]. Thansinh học là một chất hấp phụ có cấu trúc xốp tương tự như than hoạt tính. Tuy nhiên, khác với thanhoạt tính, than sinh học có chi phí thấp hơn nhưng vẫn bảo đảm hiệu suất hấp phụ cao. Quá trìnhsản xuất than hoạt tính đòi hỏi về năng lượng cũng như các quá trình hoạt hóa cao hơn khiến giáthành sản xuất lớn hơn than sinh học. Than sinh học là một nguồn tài nguyên tái tạo và là mộtnguồn tài nguyên lý tưởng cho các công nghệ môi trường để xử lý chất ô nhiễm nước do những lợiích kinh tế và môi trường của nó [3].* Tác giả liên hệ, địa chỉ email: phamhoanggiang@hus.edu.vn 163Phạm Hoàng Giang, Phạm Thị Thúy, Nguyễn Mạnh Khải Là một chất hấp phụ, than sinh học có thể hấp phụ tốt các chất ô nhiễm hữu cơ. Đã có nhiềunghiên cứu đánh giá sự hấp phụ của than sinh học trên các chất hữu cơ trong đất như hydrocacbonthơm đa vòng [4] và các este axit phthalate [5]. Một số nghiên cứu cũng chỉ ra rằng hiệu quả xử lýcủa hệ thống xử lý nước thải có chứa than sinh học đối với các chất ô nhiễm hữu cơ được cải thiệnđáng kể so với hệ thống không sử dụng than sinh học [6]. Mohanty và cộng sự cũng đã sử dụngthan sinh học để cải thiện hiệu quả loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước mưa [7]. Đã có nhiều nghiên cứu về ứng dụng của than sinh học được tiến hành, tuy nhiên, có rất ítnghiên cứu đánh giá về bản chất và thành phần trong nguyên liệu ảnh hưởng tới chất lượng củathan sinh học được tạo thành. Thành phần hóa học của phụ phẩm nông nghiệp thông thường baogồm cellulose (30 - 91 %), hemixenlulozơ (4 - 16 %), lignin (0,6 - 26 %), pectin, sáp và các chấtphụ hòa tan trong nước [8][9]. Một số nghiên cứu đã cho thấy hemixenlulozơ hoặc lignin vốn cótrong than sinh học có khả năng hấp phụ các chất ô nhiễm tốt [10-12]. Jiang Wan và cộng sự [13]dựa vào chuẩn độ axit-bazơ đã chỉ ra rằng hàm lượng các nhóm chức trong biochar thay đổi khithành phần của lignin, hemixenlulozơ và xenlulozơ thay đổi. Jianfa Li và cộng sự [14] cũng ...